Répulsif et hostile aux bactéries
Ylides de soufre polymères zwitterioniques : revêtement antisalissure à effet synergique
Les bactéries qui se rassemblent en biofilms à la surface des implants, des cathéters, des tubes respiratoires et d'autres composants médicaux constituent un grave danger pour la santé. Dans la revue Angewandte Chemie, une équipe de chercheurs néerlandais vient de présenter un nouveau matériau à base de poly(sulfure d'ylide) qui, lorsqu'il est appliqué comme revêtement, inhibe efficacement ce processus connu sous le nom d'encrassement. Le revêtement minimise l'adhésion des bactéries aux surfaces et est également un bactéricide sans affecter les cellules de mammifères.
Les bactéries organisées en biofilms sont particulièrement tenaces et souvent résistantes aux antibiotiques. On estime que 65 % des infections contractées dans les hôpitaux proviennent de biofilms. La cause en est souvent la contamination par des bactéries infectieuses provenant de la peau du patient ou par des agents pathogènes circulant dans le sang. La première étape est l'adhésion des bactéries à une surface. Pour empêcher cette adhésion, les surfaces exposées sont recouvertes d'un revêtement antisalissure, généralement composé de polyéthylène glycol (PEG). Le PEG se lie aux molécules d'eau, qui forment alors une couche d'hydratation, une barrière efficace contre l'adsorption indésirable de biomolécules et de cellules bactériennes. Toutefois, des recherches récentes ont révélé que le PEG présente également des inconvénients, car il semble déclencher des réactions immunitaires.
Une solution alternative est offerte par les polybétaïnes, une classe de polymères zwitterioniques. Un zwitterion est une molécule qui porte à la fois des charges positives et négatives. Des études récentes suggèrent que les performances de l'antifouling augmentent à mesure que la distance entre les charges positives et négatives se réduit. Pour que ces substances soient les plus efficaces, il faut que les atomes chargés négativement soient directement adjacents aux atomes chargés positivement, ce qui n'est pas le cas d'une structure de bétaïne classique. Cependant, c'est précisément la caractéristique structurelle unique des ylides. Par exemple, dans un ylure de soufre, un ion soufre chargé positivement est lié directement à un atome de carbone chargé négativement.
Une équipe dirigée par Daniela A. Wilson et Kevin Neumann de l'université Radboud de Nimègue (Pays-Bas) a produit des polymères zwitterioniques à base d'ylures de soufre, les poly(ylures de soufre), abrégés en P(SY), qui présentent des ylures de soufre sous forme de chaînes latérales sur un squelette en polystyrène. L'équipe a montré que le nouveau P(SY) avait des propriétés antisalissures supérieures à celles du PEG. Cela semble être le résultat d'un effet synergique. Comme le PEG, le P(SY) produit une couche d'hydratation qui empêche l'adhésion des bactéries et des biomolécules. Contrairement au PEG, le P(SY) réduit également la viabilité des bactéries qui franchissent la barrière de la couche d'hydratation. On peut supposer que ces bactéries se lient d'abord aux groupes ylides par des attractions électrostatiques. Une fois qu'elles entrent en contact avec le squelette hydrophobe du polystyrène, leurs membranes cellulaires deviennent poreuses et les cellules bactériennes meurent. Les cellules de mammifères, en revanche, ne sont pas affectées par le P(SY) ; en fait, des cellules de fibroblastes, un type de tissu conjonctif, ont été cultivées sur des revêtements de poly(sulfure d'ylide).
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