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Jun 26, 2023

Effet antibactérien synergique des nanoparticules de cuivre et d'argent et leur mécanisme d'action

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 9202 (2023) Citer cet article 1046 Accès 1 Citations Détails des mesures Les infections bactériennes sont l'une des principales causes de décès dans le monde. Dans le cas

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 9202 (2023) Citer cet article

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Les infections bactériennes sont l’une des principales causes de décès dans le monde. Dans le cas d’infections bactériennes topiques telles que les infections de plaies, l’argent (Ag) est historiquement l’un des antibactériens les plus largement utilisés. Cependant, des publications scientifiques ont démontré les effets néfastes de l’argent sur les cellules humaines, son écotoxicité et son effet antibactérien insuffisant pour éliminer complètement les infections bactériennes. L’utilisation de l’Ag sous forme de nanoparticules (NP, 1 à 100 nm) permet de contrôler la libération d’ions Ag antibactériens mais n’est toujours pas suffisante pour éliminer l’infection et éviter la cytotoxicité. Dans cette étude, nous avons testé la puissance des NP d’oxyde de cuivre (CuO) fonctionnalisées différemment pour améliorer les propriétés antibactériennes des NP Ag. L'effet antibactérien du mélange de NP CuO (CuO, CuO – NH2 et CuO – COOH NP) avec des NP Ag (non enrobées et enrobées) a été étudié. Les combinaisons de CuO et Ag NP étaient plus efficaces que Cu ou Ag (NP) seuls contre un large éventail de bactéries, y compris les souches résistantes aux antibiotiques telles que Escherichia coli à Gram négatif et Pseudomonas aeruginosa ainsi que Staphylococcus aureus à Gram positif, Enterococcus faecalis et Streptococcus dysgalactiae. Nous avons montré que les NP de CuO chargées positivement augmentaient jusqu'à 6 fois l'effet antibactérien des NP d'Ag. Notamment, comparée à la synergie des NP CuO et Ag, la synergie des ions métalliques respectifs était faible, ce qui suggère que la surface du NP est nécessaire pour renforcer l'effet antibactérien. Nous avons également étudié les mécanismes de synergie et montré que la production d'ions Cu+, une dissolution plus rapide de l'Ag+ à partir des Ag NP et une plus faible liaison de l'Ag+ par les protéines du milieu d'incubation en présence de Cu2+ étaient les principaux mécanismes de synergie. En résumé, les combinaisons CuO et Ag NP ont permis d'augmenter l'effet antibactérien jusqu'à 6 fois. Ainsi, l’utilisation de combinaisons CuO et Ag NP permet de conserver d’excellents effets antibactériens dus à l’Ag et à la synergie et renforce les effets bénéfiques, puisque le Cu est un microélément vital pour les cellules humaines. Ainsi, nous suggérons d’utiliser des combinaisons d’Ag et de CuO NP dans des matériaux antibactériens, tels que des produits de soin des plaies, pour augmenter l’effet antibactérien de l’Ag, améliorer la sécurité et prévenir et guérir les infections bactériennes topiques.

Le développement de nouveaux antibactériens est l’une des principales priorités signalées par l’Organisation mondiale de la santé et la communauté scientifique1. Une méta-analyse récente a montré qu’il y a eu 4,95 millions de décès associés à la résistance aux antibiotiques en 2019 et a souligné la nécessité d’une action urgente pour lutter contre les infections bactériennes résistantes aux antibiotiques2. L’infection des plaies est un type d’infection chronique qui peut entraîner de graves conséquences telles que l’amputation d’un membre et, si elle n’est pas prise en charge, la mort. Dans 15 à 27 % des cas, l’infection bactérienne des plaies entraîne une gangrène qui nécessite l’amputation du membre3, ce qui démontre que les stratégies actuelles de gestion de l’infection des plaies sont inefficaces et que des approches améliorées sont nécessaires.

Dans le domaine des antibiotiques traditionnels, le concept synergique combinatoire est actuellement considéré comme l’une des approches les plus prometteuses pour traiter les infections bactériennes et éviter la résistance4. La combinaison de divers médicaments permet de réduire la dose des médicaments et provoque ainsi moins d’effets secondaires par rapport à la monothérapie5.

Cependant, les antibiotiques sont administrés par voie systémique et leurs combinaisons présentent des profils pharmacocinétiques imprévisibles. Les combinaisons de NP appliquées localement contourneraient ces inconvénients des antibiotiques systémiques. Ainsi, nous considérons l’application de NP synergiques comme très prometteuse. Nous émettons l’hypothèse qu’en raison des différents modes d’action sur les bactéries, les NP de Cu et d’Ag ont une efficacité antibactérienne plus élevée lorsqu’ils sont appliqués ensemble, tandis que le Cu améliore l’efficacité antibactérienne des NP d’Ag, les meilleurs antibactériens à base de métal connus à ce jour. De plus, le Cu est un microélément bénéfique pour la cicatrisation des plaies, stimulant la migration des fibroblastes, favorisant la synthèse du collagène, étant essentiel à l'angiogenèse, favorisant la cicatrisation des plaies6 et la régénération osseuse7. Ainsi, les combinaisons de Cu et Ag NP pourraient avoir un effet antibactérien supérieur, améliorer la cicatrisation des plaies et donc constituer un traitement très bénéfique pour les plaies infectées.