Un procédé électrochimique développé à Georgia Tech pourrait offrir une nouvelle protection contre les infections bactériennes sans contribuer à une résistance croissante aux antibiotiques.
L’approche capitalise sur les propriétés antibactériennes naturelles du cuivre et crée des structures incroyablement petites en forme d’aiguilles à la surface de l’acier inoxydable pour tuer les bactéries nocives comme E. coli et Staphylococcus. C’est pratique et peu coûteux, et cela pourrait réduire le besoin de produits chimiques et d’antibiotiques dans les hôpitaux, les cuisines et autres environnements où la contamination des surfaces peut entraîner des maladies graves.
Cela pourrait également sauver des vies : une étude mondiale sur les infections résistantes aux médicaments a révélé qu’elles ont tué directement 1,27 million de personnes en 2019 et contribué à près de 5 millions d’autres décès, faisant de ces infections l’une des principales causes de décès pour chaque groupe d’âge.
Les chercheurs ont décrit le cuivre-acier inoxydable et son efficacité le 20 mai dans la revue Petit.
« Tuer les bactéries Gram-positives sans produits chimiques est relativement facile, mais s’attaquer aux bactéries Gram-négatives pose un défi de taille, en raison de leur épaisse membrane cellulaire multicouche. Et si ces bactéries persistent sur les surfaces, elles peuvent se développer rapidement », a déclaré Anuja Tripathi, la auteur principal de l’étude et chercheur postdoctoral à l’École de génie chimique et biomoléculaire. « Mon objectif était de développer une surface bactéricide sans antibiotiques, efficace contre les bactéries Gram-négatives et Gram-positives. »
Tripathi et ses collègues – William R. McLain, professeur Julie Champion et ancienne doctorante. les étudiants Jaeyoung Park et Thomas Pho ont produit un doublé qui surmonte ces défis et n’aide pas les bactéries à développer une résistance aux médicaments.
L’équipe a d’abord développé une méthode électrochimique pour graver la surface de l’acier inoxydable, créant ainsi des structures en forme d’aiguilles de taille nanométrique sur la surface, capables de percer les membranes cellulaires des bactéries. Puis, grâce à un deuxième processus électrochimique, les chercheurs ont déposé des ions cuivre à la surface de l’acier.
Le cuivre interagit avec les membranes cellulaires et finit par les compromettre.
« L’acier inoxydable nanotexturé peut tuer à la fois les bactéries Gram-négatives et Gram-positives, mais nous voulions améliorer l’activité antibactérienne pour les surfaces qui peuvent être fortement contaminées », a déclaré Tripathi. « Le revêtement en cuivre de l’acier inoxydable nanotexturé nous a conféré une activité antibactérienne très élevée. »
Malgré les propriétés antibactériennes connues du cuivre, il n’est pas largement utilisé pour lutter contre la contamination des surfaces car il est coûteux. L’approche de Tripathi ne dépose qu’une fine couche d’ions cuivre sur l’acier inoxydable, ce qui la rend rentable sans compromettre l’activité antibactérienne du matériau.
Ensemble, les doubles attaques ont entraîné une réduction de 97 % des bactéries Gram-négatives E. coli et de 99 % des bactéries Gram-positives Staphylococcus epidermis dans l’étude du groupe.
Tripathi a déclaré que l’acier inoxydable pourrait être utilisé pour des outils courants en milieu médical qui sont facilement encrassés, tels que des ciseaux ou des pincettes. Il pourrait être utilisé pour les poignées de porte, les rampes d’escalier et peut-être même les éviers, des endroits où l’acier inoxydable est souvent le matériau de choix et où les bactéries de surface sont courantes, en particulier dans les hôpitaux ou autres environnements partagés.
Le processus qu’elle et ses collègues ont développé pourrait également être utile dans le secteur de la restauration. Tripathi a déclaré que cette approche pourrait être assez facilement intégrée aux processus industriels existants, où différentes méthodes de revêtement électrochimique sont déjà utilisées pour les récipients de stockage des aliments en acier inoxydable.
Tripathi a déclaré que les travaux futurs permettront de déterminer si l’acier inoxydable nanotexturé recouvert de cuivre est efficace contre d’autres types de cellules nocives pour la santé humaine. Elle souhaite également déterminer si l’acier pourrait être utilisé pour des implants médicaux afin de prévenir les infections.
Puisqu’il s’est avéré efficace contre E. coli, elle a bon espoir.
« En réfléchissant à une récente épidémie d’E. coli dans des épiceries de Calgary, au Canada, j’ai été particulièrement motivé dans mes recherches, reconnaissant la pertinence et l’importance urgentes de lutter contre des bactéries aussi résilientes sur les surfaces », a déclaré Tripathi. « Ils peuvent être difficiles à éliminer. Ainsi, si nous parvenons à éliminer efficacement E. coli, nous avons de bonnes chances d’éradiquer de nombreuses bactéries présentes sur les surfaces. »
Plus d’information:
Anuja Tripathi et al, Doubles propriétés antibactériennes de l’acier inoxydable nanotexturé recouvert de cuivre, Petit (2024). DOI : 10.1002/smll.202311546