Ce revêtement intelligent, destiné aux d'implants chirurgicaux, envoie un avertissement précoce en cas d’infection ou de trop forte tension. Alors que ces dispositifs invasifs restent responsables de nombreuses infections associées aux soins (IAS) ce nouveau matériau, développé par une équipe de bioingénieurs de l’Université de l'Illinois à Urbana-Champaign (U. of I.) et documenté dans la revue Science Advances, promet d’aider les médecins à réparer ou remplacer les implants en cas de dysfonctionnement, et à inciter à traiter en cas d’infection.
L'infection et la défaillance sont des problèmes fréquents et majeurs avec les implants orthopédiques, chacun affectant jusqu'à 10% des patients. Plusieurs approches pour lutter contre l'infection ont été tentées, mais toutes ont de sérieuses limites : des biofilms se forment sur les surfaces conçues comme hydrofuges et les revêtements chargés d'antibiotiques chimiques ou de médicaments -qui s'épuisent en quelques mois- peuvent entraîner des effets toxiques sur les tissus environnants.
Le nouveau revêtement intelligent relève ces 2 défis de l'infection et de la tension
Le nouveau revêtement est conçu avec 2 faces pour 2 effets : d’un côté il est doté de nanopiliers capables de tuer les bactéries et de l’autre côté, d’une électronique flexible qui peut signale le dysfonctionnement ou la « panne ».
Les implants orthopédiques chirurgicaux eux-mêmes deviennent intelligents,
grâce à ce revêtement qui surveille ainsi à la fois l’asepsie et la tension. Ses capteurs flexibles présentent une surface antibactérienne nanostructurée inspirée des ailes des libellules.
La nature toujours source d’inspiration : les nanopiliers sont inspirés par ceux retrouvés sur les ailes des insectes. Lorsqu'une cellule bactérienne tente de se lier à la feuille, les piliers perforent la paroi cellulaire et tuent la cellule. Cette approche mécanique permet de contourner de nombreux problèmes liés aux approches chimiques, tout en offrant la flexibilité nécessaire pour pouvoir appliquer le revêtement sur les surfaces des implants. À l'arrière de cette surface nanostructurée, des réseaux de capteurs électroniques flexibles très sensibles ont été intégrés pour surveiller la contrainte. Le revêtement va donc pouvoir ainsi guider les médecins dans la surveillance de la cicatrisation des patients.
Une première preuve de concept : l’équipe multidisciplinaire confirme, sur des souris modèles de porteurs d’implants que le revêtement avertit bien, en cas d'infection ou d’échec de l’implant ou de la cicatrisation. « Nous avons développé une combinaison de nanomatériaux bio-inspirés et d’électronique flexible pour lutter contre un problème biomédical très fréquent en cas d’implant et durable », résume l’auteur principal, Qing Cao, professeur de science et d'ingénierie des matériaux à l'U. of I.
« Ces types de revêtements antibactériens ont de nombreuses applications possibles », concluent les chercheurs, « et puisque celui-ci utilise un mécanisme mécanique, il a un potentiel pour les localisations où les produits chimiques peuvent être préjudiciables ».
Source: Science Advances 5 May, 2023 DOI: 10.1126/sciadv.adg7397 A smart coating with integrated physical-antimicrobial and strain-mapping functionalities for orthopedic implants
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Équipe de rédaction SantélogMai 15, 2023Rédaction Santé log
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