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Le pansement intelligent qui libère un agent antimicrobien
Dübendorf, St. Gallen und Thun, 29.03.2022 - Un bandage qui libère des médicaments dès qu'une infection se déclare dans une plaie pourrait permettre de traiter les blessures plus efficacement. Les chercheurs de l'Empa travaillent actuellement sur des fibres polymères qui se ramollissent dès que l'environnement se réchauffe en raison d'une infection, libérant ainsi un agent antimicrobien.
Il est impossible de dire de l'extérieur si une plaie va guérir sans problème sous le pansement ou si des bactéries vont pénétrer dans les tissus lésés et provoquer une inflammation. Par sécurité, des pommades désinfectantes ou des antibiotiques sont appliqués sur la plaie avant la pose d'un pansement. Toutefois, ces mesures préventives ne sont pas nécessaires dans tous les cas. Ainsi, les médicaments sont gaspillés et les plaies sont "sur-traitées".
Pire encore, le gaspillage d'antibiotiques favorise l'émergence de germes multirésistants, qui posent un immense problème aux soins de santé mondiaux. Les chercheurs des deux laboratoires de l'Empa "Biointerfaces" et "Membranes et textiles biomimétiques" à St-Gall veulent changer cela. Ils mettent au point un pansement qui administre de manière autonome des médicaments antibactériens uniquement lorsqu'ils sont vraiment nécessaires.
L'idée de l'équipe interdisciplinaire dirigée par Qun Ren et Fei Pan : le pansement doit être "chargé" de médicaments et réagir également aux stimuli environnementaux. "De cette manière, les plaies pourraient être traitées avec précision et au bon moment", explique Fei Pan. Comme stimulus environnemental, l'équipe a choisi un effet bien connu : l'augmentation de la température dans une plaie infectée et enflammée.
Mélange parfait
L'équipe devait maintenant concevoir un matériau qui réagirait de manière appropriée à cette augmentation de température. À cette fin, un composite polymère compatible avec la peau a été développé à partir de plusieurs composants : Le verre acrylique (polyméthacrylate de méthyle, PMMA en abrégé), qui est utilisé par exemple pour les verres de lunettes et dans l'industrie textile, et l'Eudragit, un mélange de polymères biocompatibles avec lequel les comprimés sont enrobés, par exemple. Grâce à l'électrofilage, le mélange plastique a pu être transformé en une fine membrane de nanofibres. Enfin, l'octénidine pourrait être encapsulée dans les nanofibres en tant que composant médicalement efficace. L'octénidine est un désinfectant qui agit rapidement contre les bactéries, les champignons et certains virus. En médecine, il peut être utilisé sur la peau, sur les muqueuses et pour la désinfection des plaies.
Gant brisant
"Pour que la membrane agisse comme un "bandage intelligent" et libère effectivement le désinfectant lorsque la plaie se réchauffe en raison d'une infection, nous avons composé le mélange de polymères de PMMA et d'Eudragit de manière à pouvoir ajuster la température de transition vitreuse de façon appropriée", explique Fei Pan, chercheur à l'Empa. C'est la température à laquelle un plastique passe d'une consistance solide à un état caoutchouteux. L'effet est souvent décrit en sens inverse : Si vous mettez un gant en caoutchouc dans de l'azote liquide à moins 196 degrés, il change de consistance et devient si dur que vous pouvez le briser comme du verre d'un seul coup.
La température de transition vitreuse souhaitée de la membrane polymère, d'autre part, était de l'ordre de 37 degrés. Lorsqu'une inflammation est présente et que la peau se réchauffe au-delà de sa température normale de 32 à 34 degrés, le polymère passe de l'état solide à l'état mou. Lors d'expériences en laboratoire, l'équipe a pu observer comment le désinfectant est libéré du polymère à 37 degrés, mais pas à 32 degrés. Un autre avantage est que le processus est réversible et peut être répété jusqu'à cinq fois, car le processus s'arrête toujours lorsqu'il refroidit. Après ces tests réussis, les chercheurs de l'Empa veulent maintenant affiner l'effet. Au lieu d'une plage de température de quatre à cinq degrés, le bandage intelligent devrait alors s'activer et se désactiver à des différences de température plus faibles.
Intelligent et économe
Afin d'étudier l'efficacité des membranes en nanofibres contre les germes des plaies, d'autres expériences en laboratoire sont maintenant à l'ordre du jour. La cheffe d'équipe, Qun Ren, s'intéresse depuis longtemps aux germes qui se nichent dans les couches limites entre les surfaces et l'environnement, par exemple sur une plaie cutanée. "Dans ce cadre biologique, une sorte de no man's land entre le corps et le matériau du pansement, les bactéries trouvent une niche biologique parfaite", explique la chercheuse de l'Empa. Les agents infectieux tels que les staphylocoques ou les bactéries Pseudomonas peuvent y provoquer de graves troubles de la cicatrisation. Ce sont précisément ces germes de plaies que l'équipe a laissé se familiariser avec le pansement intelligent dans la boîte de Pétri. Et en effet, le nombre de bactéries a été réduit d'un facteur 1000 lorsque l'octénidine a été libérée du pansement intelligent.
"Avec l'octénidine, nous avons réussi à obtenir une preuve de principe de la libération contrôlée d'un médicament par un stimulus externe", déclare Qun Ren. À l'avenir, cette technologie pourrait également être utilisée pour d'autres types de médicaments, ce qui permettrait d'accroître l'efficacité et la précision de leur dosage.
Adresse pour l'envoi de questions
Prof. Dr. Katharina Maniura
Biointerfaces
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Prof. Dr. René Rossi
Biomimetic Membranes and Textiles
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Rédaction / Médias
Dr. Andrea Six
Communication
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Auteur
Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et de recherche
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