Visualiser l'invisible : les sites actifs des nanomatériaux antibactériens
La microscopie à durée de vie de la fluorescence a un grand potentiel pour améliorer systématiquement l'efficacité des nanomatériaux antibactériens
L'intérêt pour les nanomatériaux antibactériens s'est accru en raison de la menace croissante des microbes résistants aux antibiotiques. Une stratégie particulièrement prometteuse consiste à utiliser des nanomatériaux qui génèrent des espèces réactives de l'oxygène lorsqu'ils sont exposés à la lumière, ce qui permet de lutter efficacement contre les micro-organismes. Toutefois, la transposition des propriétés observées au niveau moléculaire à l'ensemble du matériau constitue un défi majeur. Des chercheurs de l'université de Duisbourg-Essen, dirigés par le professeur junior Dr. Anzhela Galstyan, ont réalisé des progrès significatifs pour relever ce défi. En utilisant la microscopie à fluorescence, ils ont visualisé pour la première fois les sites actifs de ces matériaux, ce qui leur a permis d'établir des corrélations entre l'activité et les propriétés des matériaux. Leurs conclusions ont été publiées récemment dans la revue Angewandte Chemie.
à gauche : Les images FLIM montrent la différence entre une membrane active et une membrane inactive. Dans la membrane active, les zones rouges mettent en évidence les sites actifs où le photosensibilisateur (PS) reste dans un état excité, ce qui signifie une activité élevée. Dans l'image de droite : Représentation schématique de la membrane antibactérienne avec les structures chimiques du (PS) et des polymères utilisés.
Universität Duisburg-Essen
Les bactéries peuvent également être combattues sans recourir aux antibiotiques conventionnels. Une option consiste à utiliser l'inactivation photodynamique. Dans ce processus, des molécules spéciales sensibles à la lumière, appelées photosensibilisateurs, sont activées par irradiation lumineuse. Ces molécules génèrent des espèces réactives de l'oxygène qui inactivent les bactéries en s'attaquant à leurs protéines, à leur ADN et à certaines parties de leurs parois cellulaires.
Nous utilisons ce principe et intégrons des molécules photoactives dans des membranes en nanofibres afin de les utiliser pour le traitement de l'eau", explique le professeur Galstyan. Cependant, des photosensibilisateurs très actifs au niveau moléculaire ne se traduisent pas automatiquement par des matériaux membranaires tout aussi performants. L'équipe de Galstyan a donc utilisé la microscopie à durée de vie de fluorescence (FLIM) pour visualiser la distribution des photosensibilisateurs dans les nanomembranes antibactériennes. La durée de vie de la fluorescence correspond à la période pendant laquelle les molécules sensibles à la lumière restent excitées après activation, un indicateur qui permet de tirer des conclusions sur la quantité d'espèces réactives de l'oxygène générées.
En analysant les images FLIM, les chercheurs ont observé que la distribution des sensibilisateurs dans les nanofibres étudiées variait de manière significative. Pour l'étude, des membranes à base de polymères ont été fabriquées à l'aide de techniques d'électrofilage, en combinant différentes propriétés de surface (hydrophobes et hydrophiles). Nous avons observé l'activité antibactérienne la plus élevée dans une nanofibre qui incorporait le ZnPc-N+ hydrophile et attirant l'eau comme photosensibilisateur", rapporte M. Galstyan.
Les images FLIM expliquent cette observation : "À l'interface entre l'eau et la membrane, il existe une forte densité de sites actifs avec des durées de vie prolongées. Les photosensibilisateurs hydrophiles ont tendance à s'orienter vers la phase attirant l'eau et s'accumulent de préférence à l'interface matériau-eau", explique le jeune professeur de nanomatériaux dans les systèmes aquatiques.
Grâce à l'imagerie FLIM, nous pouvons non seulement identifier la position des sites actifs dans les nanofibres, mais aussi établir un lien direct entre la structure du matériau et l'activité antibactérienne", résume M. Galstyan. Pour le développement futur de nanomatériaux antibactériens, elle voit un grand potentiel dans la microscopie à fluorescence à vie pour améliorer systématiquement l'efficacité de ces matériaux.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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