Une équipe de recherche dirigée par Shuilin Wu de l’Université de Tianjin, en Chine, a fait une découverte dans le domaine de la catalyse intelligente. Leur article de recherche intitulé « Biomimetic Macrophage–Fe3O4@PLGA Particle-Triggered Intelligent Catalysis for Killing Multidrug-Resistant Escherichia coli » a été publié dans la revue Ingénierie.
Les infections causées par des bactéries Gram-négatives multirésistantes (MDR), telles que Escherichia coli (E. coli) MDR, posent un défi important aux professionnels de la santé du monde entier.
Le manque d’antibiotiques sûrs et les taux de mortalité élevés associés aux thérapies anti-infectieuses ont incité les chercheurs à explorer des solutions innovantes. L’équipe de recherche de l’Université de Tianjin a développé une approche de catalyse intelligente biomimétique inspirée de la propriété biocatalytique sélective des macrophages, qui s’avère prometteuse dans la lutte contre les infections à E. coli MDR sans nuire aux cellules normales.
Le système de catalyse intelligent se compose de deux composants principaux : un macrophage vivant (MΦ) agissant comme un centre de contrôle intelligent et des nanoparticules Fe3O4@poly(acide lactique-co-glycolique) (PLGA) fonctionnant comme un catalyseur de réaction de Fenton.
Les particules MΦ – Fe3O4@PLGA, également appelées particules de catalyse intelligente, présentent une activité de biocatalyse sélective contre E. coli MDR en produisant du peroxyde d’hydrogène (H2O2) et des gouttelettes lipidiques (LD). L’analyse des données de séquençage de l’ARN a révélé que ce processus active le métabolisme des lipides ainsi que les voies de biosynthèse et de métabolisme des glycanes.
Le H2O2 généré par les particules de catalyse intelligente réagit avec Fe3O4@PLGA pour former des radicaux hydroxyles hautement toxiques (•OH), tandis que les LD contiennent des peptides antimicrobiens qui ciblent spécifiquement E. coli MDR.
La combinaison de •OH et de peptides antimicrobiens combat efficacement E. coli MDR, résultant en une efficacité antibactérienne impressionnante de 99,29 % ± 0,31 % in vitro. De plus, la fonction de catalyse intelligente des particules MΦ – Fe3O4@PLGA reste intacte même après plusieurs passages, indiquant leur efficacité à long terme.
Le potentiel des catalyseurs intelligents biomimétiques s’étend au-delà du traitement des infections causées par les bactéries MDR. Le concept est également prometteur pour lutter contre d’autres maladies. Les découvertes de l’équipe de recherche ouvrent la voie au développement de thérapies innovantes qui exploitent les propriétés des macrophages et des nanoparticules pour lutter contre diverses maladies.
Nan Zhang, rédactrice en chef du sujet de l’ingénierie chimique, métallurgique et des matériaux de Ingénieriea exprimé son optimisme quant à l’avenir de la catalyse intelligente biomimétique.
« Cette recherche démontre le potentiel remarquable des particules MΦ-Fe3O4@PLGA en tant qu’agents antibactériens efficaces et sûrs. Le fait que les nanoparticules PLGA et Fe3O4 aient déjà été approuvées pour une utilisation chez l’homme par la FDA américaine améliore encore les perspectives de son approche pour les applications cliniques. « .
Bien que la recherche présente des possibilités passionnantes, l’application clinique des cellules vivantes est actuellement limitée par les conditions de culture. Cependant, le travail pionnier de l’équipe sert de base à une exploration et à un développement plus approfondis de systèmes de catalyse intelligents biomimétiques pour un large éventail de maladies.
Plus d’information:
Jieni Fu et al, Macrophage biomimétique – Fe3O4@PLGA Catalyse intelligente déclenchée par des particules pour tuer Escherichia coli multirésistante, Ingénierie (2023). DOI : 10.1016/j.eng.2023.05.022