L’utilisation d’antibiotiques aide à lutter contre les infections bactériennes, mais l’abus d’antibiotiques a entraîné l’émergence et la prévalence généralisée de « super bactéries », faisant à nouveau du traitement des maladies infectieuses un problème mondial.
La technologie photothermique (PTT) a reçu une large attention pour le traitement des infections bactériennes. Récemment, des chercheurs de l’Institut d’ingénierie et de technologie biomédicales de Suzhou (SIBET) de l’Académie chinoise des sciences ont développé des points de carbone photothermique affinitaires pour les bactéries (BAPTCD) à partir d’o-phénylènediamine et d’acide D-glutamique (D-Glu) par une méthode solvothermique.
Les BAPTCD peuvent lier spécifiquement les bactéries et chauffer rapidement avec une irradiation laser pour détruire les parois cellulaires bactériennes et tuer les bactéries.
L’étude a été publiée dans Frontières en bioingénierie et biotechnologie.
« Le PTT utilise une reconnaissance ciblée pour accumuler des matériaux photothermiques près du tissu cible et convertir l’énergie lumineuse en énergie thermique via une source de lumière externe, généralement une lumière proche infrarouge, pour tuer les bactéries », a déclaré Song Yizhi, co-auteur correspondant de l’étude.
Cependant, pour l’identification et la destruction spécifiques des bactéries, il est très important de développer un matériau bactéricide photothermique spécifique.
En tant qu’enzyme importante dans la synthèse de la paroi cellulaire bactérienne, la ligase MurD catalyse l’intermédiaire avec D-Glu. Il n’existe que chez les procaryotes, et seuls les procaryotes peuvent utiliser des acides aminés de type D. Ainsi, les dérivés de D-Glu sont souvent utilisés pour développer des agents antibactériens pour tuer les bactéries en inhibant la synthèse de la paroi cellulaire.
« Les BAPTCD ont un excellent effet photothermique. La température de la solution BAPTCD avec différentes concentrations peut augmenter et se stabiliser en 10 minutes », a déclaré le Dr Qie Xingwang, premier auteur de l’étude. La température maximale des BAPTCD a augmenté avec l’augmentation de la concentration du matériau et de la puissance du laser.
Les résultats des expériences ont montré que 80,33 % des E. coli et 89,27 % des S. aureus ont été tués par les BAPTCD sans NIR, ce qui peut contribuer à son inhibition de la protéine MurD. Lorsqu’ils ont été irradiés avec du NIR, seuls 3,67% des E. coli ont survécu et tous les S. aureus ont été tués en raison de l’augmentation rapide de la température.
« Combiné aux avantages d’une stabilité élevée, d’une efficacité quantique de fluorescence élevée, d’une bonne solubilité dans l’eau et de la non-toxicité des points de carbone eux-mêmes, les BAPTCD ont de très bonnes perspectives d’application », a déclaré Dong Wenfei, co-auteur correspondant de l’étude.
Xingwang Qie et al, Conception, synthèse et application de points de carbone à activité antibactérienne synergique, Frontières en bioingénierie et biotechnologie (2022). DOI : 10.3389/fbioe.2022.894100