La pandémie COVID-19 fait craindre de nouveaux agents pathogènes tels que de nouveaux virus ou des bactéries résistantes aux médicaments. Sur ce point, une équipe de recherche coréenne a récemment attiré l'attention sur le développement de la technologie d'élimination des bactéries résistantes aux antibiotiques en contrôlant la texture de surface des nanomatériaux.
Une équipe de recherche conjointe de Postech et de l'UNIST a présenté des nanostructures à texture de surface (MTex) à base de FeCo-oxyde mixte en tant que plate-forme magnéto-catalytique très efficace dans la revue internationale Nano Letters. L'équipe était composée des professeurs In Su Lee et Amit Kumar avec le Dr Nitee Kumari du département de chimie de Postech et le professeur Yoon-Kyung Cho et le Dr Sumit Kumar du département de génie biomédical de l'UNIST.
Premièrement, les chercheurs ont synthétisé des nanocristaux à surface lisse dans lesquels divers ions métalliques ont été enveloppés dans une coque en polymère organique et les ont chauffés à une température très élevée. Lors du recuit de la coque en polymère, une réaction chimique à l'état solide à haute température a induit le mélange d'autres ions métalliques sur la surface du nanocristal, créant un certain nombre de branches et de trous de quelques nanomètres.
Cette texture de surface unique a été trouvée pour catalyser une réaction chimique qui a produit des espèces réactives de l'oxygène (ERO) qui tue les bactéries. Il a également été confirmé qu'il était hautement magnétique et facilement attiré vers le champ magnétique externe. L'équipe avait découvert une stratégie synthétique pour convertir des nanocristaux normaux sans caractéristiques de surface en nanocristaux d'oxyde de métal mixte hautement fonctionnels.
L'équipe de recherche a nommé cette topographie de surface - avec des branches et des trous qui ressemblent à ceux d'un champ labouré, «MTex». Cette texture de surface unique a été vérifiée pour augmenter la mobilité des nanoparticules pour permettre une pénétration efficace dans la matrice de biofilm tout en montrant une forte activité dans la génération d'espèces réactives de l'oxygène (ERO) qui sont mortelles pour les bactéries.
Ce système produit des EROs sur une large gamme de pH et peut diffuser efficacement dans le biofilm et tuer les bactéries incrustées résistantes aux antibiotiques. Et comme les nanostructures sont magnétiques, les débris de biofilm peuvent être grattés même des microcanaux difficiles à atteindre.
«Ce MTex nouvellement développé montre une activité catalytique élevée, distincte de la surface lisse stable des formes spinelles conventionnelles», a expliqué le Dr Amit Kumar, l'un des auteurs correspondants de l'article. «Cette caractéristique est très utile pour infiltrer les biofilms même dans de petits espaces et est efficace pour tuer les bactéries et éliminer les biofilms.»
«Cette recherche permet de réguler la nanotexturisation de surface, ce qui ouvre des possibilités d'augmenter et de contrôler l'exposition des sites actifs», a fait remarquer le professeur In Su Lee qui a dirigé la recherche. «Nous prévoyons que les surfaces à texture nanométrique contribueront de manière significative au développement d'un large éventail de nouvelles propriétés de type enzyme à l'interface nano-bio.»
