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Des chercheurs de la North Carolina State University ont découvert qu’un polymère élastique possède des propriétés antimicrobiennes à large spectre, ce qui lui permet de tuer une gamme de virus et de bactéries résistantes aux médicaments en quelques minutes à peine, notamment le Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (MRSA).

Un polymère élastique antimicrobien

«Nous explorions une approche différente pour la création de matériaux antimicrobiens lorsque nous avons observé un comportement intéressant de ce polymère et avons décidé d’explorer son potentiel plus en profondeur», a déclaré Rich Spontak, auteur co-correspondant d’un article sur ce travail et professeur distingué de chimie. et ingénierie biomoléculaire à NC State.
«Et ce que nous avons trouvé est extrêmement prometteur comme arme alternative aux approches existantes liées aux matériaux dans la lutte contre les agents pathogènes résistants aux médicaments. Cela pourrait être particulièrement utile dans les environnements cliniques – tels que les hôpitaux ou les cabinets de médecin, ainsi que dans les établissements pour personnes âgées, où la transmission d’agents pathogènes peut avoir des conséquences désastreuses. »
«Lorsque les microbes entrent en contact avec le polymère, l’eau à la surface des microbes interagit avec les groupes fonctionnels d’acide sulfonique du polymère, créant ainsi une solution acide qui tue rapidement les bactéries», explique Reza Ghiladi, professeur agrégé de chimie et auteur correspondant de l’article sur cette recherche. « Ces solutions acides peuvent être rendues plus ou moins puissantes en contrôlant le nombre de groupes fonctionnels d’acide sulfonique dans le polymère. »

Un test a démontré une efficacité de 99,9999% 

Les chercheurs ont testé ce polymère contre six types de bactéries, dont trois souches résistantes aux antibiotiques: le SARM, l Enterococcus faecium résistant à la vancomycine et l’Acinetobacter baumannii résistant au carbapénème. Lorsque 40% ou plus des unités des polymères concernées contiennent des groupes d’acide sulfonique, le polymère tue 99,9999% de chaque souche de bactéries en moins de cinq minutes. Les chercheurs ont également testé ce polymère contre trois virus: un virus analogue à la rage, une souche d’influenza et une souche d’adénovirus humain.
«Le polymère a été en mesure de détruire complètement l’analogue de la grippe et de la rage en cinq minutes», déclare Frank Scholle, professeur agrégé de sciences biologiques à NC State et coauteur du document. « Alors que ce polymère avec des concentrations plus faibles des groupes d’acides sulfonique sn’avait aucun effet pratique sur l’adénovirus humain, il pouvait détruire 99,997% de ce virus à des niveaux d’acide sulfonique supérieurs. »

Ce polymère peut être « rechargé »

Les chercheurs craignaient que l’effet antimicrobien du polymère puisse s’aggraver progressivement avec le temps, car les groupes d’acide sulfonique sont neutralisés lorsqu’ils interagissaient avec des ions chargés positivement (cations) dans l’eau. Cependant, ils ont découvert que ce polymère pouvait être entièrement « rechargé » en l’exposant à une solution acide.
«En laboratoire, vous pouvez le faire en plongeant ce polymère dans une solution très acide», explique Ghiladi. « Mais dans d’autres contextes, comme dans une chambre d’hôpital, vous pouvez simplement vaporiser du vinaigre à la surface du polymère. »
Ce processus de «recharge» fonctionne parce que chaque fois qu’un des groupes d’acides sulfoniques chargé négativement se combine avec un cation dans l’eau – ce qui peut se produire lorsque ce polymère entre en contact avec des microbes – le groupe acide sulfonique devient électriquement neutre. Cela rend le groupe d’acide inefficace contre les microbes. Mais lorsque ce polymère est soumis à un acide, ces groupes fonctionnels peuvent échanger des cations liés avec des protons de l’acide, ce qui rend les groupes d’acides sulfoniques actifs à nouveau – et prêts à détruire les agents pathogènes microbiens.

Une nouvelle approche prometteuse dans la lutte contre les agents pathogènes

«Les travaux que nous avons effectués mettent en évidence une nouvelle approche prometteuse pour la création de surfaces antimicrobiennes qui peuvent être utilisées dans la lutte contre les agents pathogènes qui résistent aux médicaments, et en particulier les infections nosocomiales», a déclaré M. Ghiladi.
«Les polymères à blocs fonctionnels tels que celui-ci sont très polyvalents – vous pouvez les utiliser comme supports de traitement de l’eau, comme des actionneurs souples, sur des cellules solaires et des membranes de séparation des gaz – et de plus ils sont respectueux de l’environnement car ils peuvent être facilement recyclés et réutilisés», ajoute Spontak. «Ces caractéristiques les rendent particulièrement attractifs pour une utilisation généralisée.
«Et ces travaux se sont concentrés sur une seule série de polymères.», déclare Spontak. «Nous sommes très impatients de voir comment nous pouvons modifier davantage ce polymère et d’autres polymères afin de conserver ces propriétés antimicrobiennes à action rapide, tout en améliorant d’autres caractéristiques qui seraient intéressantes pour d’autres applications.»
Cette recherche a été publiée dans Materials Horizons.
Source : North Carolina State University
Crédit photo : Pixabay