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Les infections bactériennes liées aux implants médicaux représentent une charge énorme pour les soins de santé et causent de grandes souffrances aux patients du monde entier. Maintenant, des chercheurs de l’université de technologie de Chalmers, en Suède, ont mis au point une nouvelle méthode pour prévenir ces infections, en recouvrant un matériau à base de graphène avec des molécules bactéricides.

Le graphène protège les implants

« Grâce à nos recherches, nous avons réussi à lier des molécules antibactériennes insolubles dans l’eau au graphène, et à faire en sorte que ces molécules soient libérées de manière contrôlée et continue par le matériau », explique Santosh Pandit, chercheur au département de biologie et de génie biologique de Chalmers.

« Il s’agit d’une condition essentielle pour que cette méthode fonctionne. La manière dont nous lions les molécules actives au graphène est également très simple, et pourrait être facilement intégrée dans les processus industriels ».

Certaines bactéries peuvent former des couches superficielles impénétrables, ou « biofilms », sur les implants chirurgicaux, tels que les implants dentaires et autres implants orthopédiques, et représentent un problème majeur pour les soins de santé au niveau mondial. Les biofilms sont très résistants et les infections sont donc souvent difficiles à traiter, ce qui entraîne une grande souffrance pour les patients et, dans le pire des cas, nécessite le retrait ou le remplacement des implants. Outre les effets sur les patients, cela entraîne des coûts importants pour les prestataires des soins de santé.

Il convient comme matériau de fixation

Il existe toute une série de médicaments et de molécules insolubles dans l’eau, ou hydrophobes, qui peuvent être utilisés pour leurs propriétés antibactériennes. Mais pour qu’ils puissent être utilisés dans l’organisme, ils doivent être attachés à un matériau, ce qui peut être difficile à fabriquer et exige beaucoup de travail.

« Le graphène offre ici un grand potentiel d’interaction avec les molécules hydrophobes ou les médicaments, et lorsque nous avons créé notre nouveau matériau, nous avons exploité ces propriétés. Le processus de liaison des molécules antibactériennes s’effectue à l’aide d’ultrasons », explique Santosh Pandit.

Dans cette étude, le graphène a été recouvert d’acide usnique, qui est extrait de lichens, par exemple du lichen fruticuleux. Des recherches antérieures ont montré que l’acide usnique possède de bonnes propriétés bactéricides. Il agit en empêchant les bactéries de former des acides nucléiques, notamment en inhibant la synthèse de l’ARN, et en bloquant ainsi la production de protéines dans la cellule.

Une méthode simple

L’acide usnique a été testé pour sa résistance aux bactéries pathogènes Staphylococcus aureus et Staphylococcus epidermidis, deux bactéries responsables de la formation de biofilms sur les implants médicaux. Ce nouveau matériau présente un certain nombre de propriétés prometteuses. Outre le succès de l’intégration de l’acide usnique à sa surface, ils ont également observé que les molécules d’acide usnique étaient libérées de manière contrôlée et continue, empêchant ainsi la formation de biofilms à sa surface.

« Plus important encore, nos résultats montrent que cette méthode peut lier les molécules hydrophobes au graphène très facilement. Elle ouvre la voie à une protection antibactérienne plus efficace des produits biomédicaux. Nous planifions maintenant des essais où nous explorerons la possibilité de lier d’autres molécules hydrophobes et des médicaments avec un potentiel encore plus grand pour traiter ou prévenir diverses infections cliniques », déclare Santosh Pandit.

Cette étude a été publiée dans Scientific Reports.

Source : Chalmers University of Technology
Crédit photo : iStock

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