Des chercheurs développent un revêtement d'implant qui déclenche la libération d'antibiotiques en réponse à une infection bactérienne

Des chercheurs développent un revêtement d'implant qui déclenche la libération d'antibiotiques en réponse à une infection bactérienne

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L'arthrite dégénérative n'est plus exclusive à la population âgée. Selon le rapport du Service national d’assurance maladie couvrant les années 2012 à 2022, la prévalence de l’arthrite dégénérative a augmenté de 22,8 % chez les personnes dans la vingtaine et la trentaine. Cette augmentation est attribuée à des périodes prolongées de position assise au bureau et au levage excessif d’équipements sportifs lourds, qui peuvent tous deux entraîner des lésions cartilagineuses importantes.

Même si les articulations artificielles constituent un traitement courant, les infections bactériennes posent problème. Cependant, une étude récente a proposé une solution intrigante impliquant l’utilisation de moules.

Une équipe de recherche collaborative, dirigée par le professeur Hyung Joon Cha du Département de génie chimique et de l'École des sciences et technologies de convergence, a développé avec succès un matériau de revêtement pour implants. Ce matériau, à base de protéines d'adhésion de moule, est conçu pour libérer des antibiotiques en réponse à une invasion bactérienne. La recherche a été publiée dans l'édition en ligne de Biomatériaux.

Lors des procédures implantaires, les infections bactériennes compromettent non seulement la stabilité de l’implant mais donnent également lieu à diverses complications. De plus, les bactéries hautement résistantes aux antibiotiques entraînent souvent des infections récurrentes même après un traitement antibactérien, nécessitant des procédures supplémentaires.

Bien que les matériaux de revêtement des implants contenant des antibiotiques aient été activement explorés, de nombreux défis sont apparus, notamment des dommages physiques au matériau pendant la procédure et une fuite potentielle d'antibiotiques à l'intérieur.

Dans cette recherche, l’équipe a porté son attention sur la DOPA, l’un des acides aminés présents dans les protéines d’adhésion des moules. La DOPA, cruciale pour l’adhésion robuste observée chez les moules, forme des liaisons puissantes avec les ions métalliques. Son interaction avec les ions de métaux ferreux est remarquable car elle s'affaiblit à mesure que l'acidité (pH) diminue. Reconnaissant que l'invasion bactérienne modifie l'acidité du corps, l'équipe a développé un nouveau matériau de revêtement d'implant.

Ce matériau contient des antibiotiques dans des conditions normales, mais en cas d'infection bactérienne et d'acidification ultérieure, il libère 70 % des antibiotiques dans les huit heures, éliminant ainsi efficacement les bactéries. Le matériau présente notamment une durabilité remarquable, démontrant une efficacité antibactérienne immédiate même pendant la phase de régénération osseuse (environ quatre semaines) suivant la procédure d'implantation.

La quantité d'antibiotiques rejetée par le matériau correspond à l'étendue de l'infection bactérienne, et les chercheurs ont en outre validé l'efficacité antibactérienne du matériau de revêtement sur la base de différentes concentrations bactériennes. En particulier, la liaison entre la DOPA et les ions fer a montré une résilience remarquable aux stimuli physiques externes, la rendant résistante à l'abrasion et aux charges mécaniques rencontrées lors du processus d'implantation.

Le professeur Hyung Joon Cha a déclaré : « L'effet antimicrobien immédiat et durable du matériau de revêtement adhésif de l'implant a le potentiel d'améliorer considérablement le taux de réussite des procédures d'implantation. »

Le professeur Yun Kee Jo de l'Université nationale de Kyungpook a ajouté : « En libérant des antibiotiques de manière sélective en réponse aux besoins réels, cela pourrait représenter une technologie révolutionnaire pour prévenir l'émergence de superbactéries à l'avenir. »

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