Matériau antibactérien conçu pour être utilisé avec des dispositifs médicaux internes tels que des arthroplasties de hanche ou des stimulateurs cardiaques

Les travaux combinent des recherches antérieures des deux universités sur les structures métallo-organiques – des matériaux cristallins tridimensionnels constitués de métaux et de lieurs poreux et restant stables dans l’eau. Ensemble, les équipes ont combiné leurs deux échafaudages en une seule membrane à couche mince pour libérer lentement l’oxyde nitrique. L’oxyde nitrique, un agent antimicrobien bien connu présent naturellement dans le corps, tue non seulement les bactéries et les champignons par contact, mais également sur une période de temps prolongée.

L’étude a été publiée dans le numéro de novembre de Matériaux et interfaces appliqués ACS.

Le professeur de chimie Melissa Reynolds, qui a dirigé les travaux au CSU, a déclaré que le revêtement des dispositifs implantés avec ce matériau pourrait constituer un moyen non médicamenteux de prévenir les infections lors d’interventions chirurgicales courantes, telles que les arthroplasties de la hanche ou les shunts, qui sont en contact constant avec la peau. Selon l’Académie américaine des chirurgiens orthopédiques, environ 1 % des patients qui subissent une arthroplastie de la hanche ou du genou peuvent souffrir d’une infection après la chirurgie.

« La chirurgie non élective est un domaine clé de ce travail car elle est de plus en plus courante et de nombreuses personnes subissant une intervention chirurgicale ont des problèmes médicaux sous-jacents qui augmentent le risque d’infection. “En outre, de nombreux patients peuvent ne se rendre compte qu’ils ont contracté une infection suite à une intervention chirurgicale que quelque temps plus tard”, a-t-elle déclaré. “L’utilisation de ce matériau pourrait aider ces appareils à fonctionner correctement dans le corps et éviter des interventions chirurgicales supplémentaires.”

De nombreux dispositifs médicaux utilisent actuellement des revêtements d’argent pour prévenir les infections. Cependant, il est possible que des doses élevées de cet élément pénètrent dans l’organisme au fil du temps. De plus, l’argent ne peut pas être utilisé pour certains types de dispositifs implantés porteurs ou nécessitant un support. Reynolds a également souligné que même si les médicaments peuvent traiter les infections, leur durée d’action est limitée et ils peuvent provoquer des effets secondaires.

Pour développer le matériau en couche mince, l’équipe a examiné trois membranes avec différentes combinaisons de structures métallo-organiques à l’aide d’une nouvelle technique d’imagerie cryogénique. Reynolds a déclaré que cela a aidé l’équipe à déterminer les meilleurs ratios et méthodes pour libérer l’oxyde nitrique.

“Les données préliminaires montrent que le matériau est efficace pour éliminer les bactéries courantes telles que les staphylocoques ou E. coli”, a-t-elle déclaré. « Nous avons également constaté qu’une très petite quantité de ce matériau, mesurée en pourcentage pondéral, est toujours très efficace pour tuer les bactéries. C’est prometteur pour les applications futures et la faisabilité d’une utilisation en dehors d’un environnement de test universitaire.

Reynolds a déclaré que l’équipe poursuivrait ses recherches sur les méthodes d’administration et sur la manière dont le matériau pourrait être converti de sa forme actuelle de couche mince en quelque chose pouvant être utilisé sur des appareils tels que des stimulateurs cardiaques.

“Tout dispositif implantable est candidat à cette technologie, et nous pensons qu’il sera réellement rentable à fabriquer”, a-t-elle déclaré. « Nous n’avons pas encore identifié de limites et nous sommes impatients de développer davantage cette approche en collaboration avec les entreprises. »