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#Actualités du secteur
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Les microgels permettent aux implants médicaux de combattre les bactéries
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Les remplacements articulaires comptent parmi les interventions chirurgicales électives les plus courantes, mais environ un patient sur 100 souffre d'infections postopératoires, ce qui transforme une intervention de routine en une épreuve coûteuse et dangereuse. Aujourd'hui, les chercheurs du Stevens Institute of Technology ont mis au point une "surface auto-défensive" pour ces implants qui libère des microdoses ciblées d'antibiotiques à l'approche des bactéries, ce qui pourrait réduire considérablement les taux d'infection.
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L'ouvrage, dirigé par Matthew Libera, professeur de science des matériaux chez Stevens, décrit une méthode de revêtement des surfaces d'implants avec un treillis de microgels : des taches, chacune 100 fois plus petite que le diamètre d'un cheveu humain, capable d'absorber certains antibiotiques. Le comportement des microgels est régulé par des charges électriques, et l'activité électrique d'un microbe qui s'approche provoque une fuite d'antibiotiques, empêchant les infections de s'enraciner.
Les microgels pourraient être appliqués à une vaste gamme d'instruments médicaux, y compris les valves cardiaques, les échafaudages tissulaires et même les sutures chirurgicales, et comme le marché des implants de hanche à lui seul devrait atteindre 9,1 milliards de dollars en 2024, cette technologie présente un potentiel commercial considérable. L'armée américaine, qui a contribué au financement de la recherche, est également intéressée à déployer la technologie dans les hôpitaux de campagne, où les infections surviennent actuellement dans un quart des blessures de combat.
"L'impact potentiel pour les patients et pour le système de santé est énorme ", a déclaré Libera, qui préside la Stevens Conference on Bacteria-Material Interactions. Stevens candidat au doctorat Jing Liang et le professeur de génie biomédical Hongjun Wang ont collaboré à l'étude, qui apparaît dans la revue Biomaterials.
Les infections post-chirurgicales sont difficiles à combattre parce qu'à mesure que les microbes colonisent les surfaces, ils forment des couches résistantes aux antibiotiques appelées biofilms. Libera et son équipe perturbent ce cycle en tuant les microbes avant qu'ils ne puissent prendre pied. "Il suffit d'une seule bactérie pour causer une infection," dit Libera. "Mais si nous pouvons prévenir l'infection jusqu'à ce que la guérison soit complète, alors le corps peut prendre le dessus."
Contrairement aux traitements conventionnels qui inondent tout le corps d'antibiotiques, l'approche de l'équipe Stevens est très ciblée, libérant de petites quantités d'antibiotiques pour tuer les bactéries individuelles. Cela réduit considérablement les pressions sélectives à l'origine des " superbactéries " résistantes aux antibiotiques - une grande amélioration par rapport aux traitements systémiques et aux approches locales telles que le mélange d'antibiotiques dans le ciment osseux, qui libèrent des quantités d'antibiotiques de plusieurs ordres de grandeur dans le système du patient.
D'autres surfaces auto-défensives actuellement en développement dépendent des sous-produits métaboliques des microbes pour déclencher la libération d'antibiotiques - une approche moins sûre que la méthode Libera, qui peut tuer même les bactéries dormantes. Les microgels de l'équipe sont également remarquablement résistants, survivant à la stérilisation à l'éthanol et demeurant stables pendant des semaines à la fois. Les microgels réagissent également de façon appropriée aux tissus humains, en conservant leur charge d'antibiotiques jusqu'à ce qu'on en ait besoin et en favorisant une croissance osseuse saine autour des surfaces traitées.
Pour appliquer des microgels sur un dispositif médical tel qu'une articulation du genou, les chirurgiens pourraient tremper le dispositif dans un bain spécialement préparé pendant quelques secondes ; une brève immersion dans un second bain chargerait ensuite les microgels d'antibiotiques. En théorie, les chirurgiens pourraient préparer des dispositifs à la demande, immédiatement avant leur implantation, en utilisant des antibiotiques adaptés aux facteurs de risque spécifiques du patient.
Jusqu'à présent, l'approche a été testée in vitro et l'équipe travaille toujours à peaufiner les microgels et à leur permettre d'administrer une plus large gamme d'antibiotiques. Il sera difficile d'obtenir l'approbation de la Food and Drug Administration des États-Unis, étant donné la nature novatrice de la technologie, mais l'équipe de Libera travaille avec des partenaires de l'industrie pour planifier d'autres démonstrations.