Utilisation du sel pour conduire les particules porteuses de médicaments plus profondément dans des biofilms difficiles à traiter

Des chercheurs de l'Université de Yale ont découvert une nouvelle méthode pour améliorer la distribution des particules porteuses de médicaments dans les biofilms, un réseau complexe de colonies bactériennes enfermées dans une matrice collante, semblable à un polymère. Ces biofilms sont notoirement résistants aux traitements antibiotiques conventionnels en raison de leur structure, ce qui entrave la pénétration des agents thérapeutiques. En introduisant un gradient de sel contrôlé, l'équipe a démontré une technique qui entraîne les particules plus profondément dans le biofilm, améliorant potentiellement l'efficacité du traitement contre les infections persistantes.

Dans une étude publiée dans Soft Matter, les chercheurs ont utilisé un système microfluidique pour simuler des environnements de biofilms et tester l'efficacité de leur approche. Ils ont créé des biofilms utilisant E. coli et les ont exposés à des concentrations variables de solutions de sel. Lorsque des particules colloïdales ont été introduites dans un environnement à faible teneur en sel adjacent à une région à haute teneur en sel dans le biofilm, le gradient de sel a induit un phénomène appelé diffusiophorèse.

Le professeur Amir Pahlavan, qui a dirigé la recherche, a expliqué que les méthodes traditionnelles d'administration de médicaments reposent sur la diffusion passive, qui est souvent inefficace et nécessite des doses élevées de particules pour obtenir une pénétration adéquate. "La diffusion de particules de taille nanométrique et micrométrique peut être très lente et inefficace", a déclaré Pahlavan. "L'étude a révélé que l'efficacité de la méthode d'administration à base de sel dépendait fortement de la maturité du biofilm.

Cependant, à mesure que le biofilm vieillit et devient plus dense, la profondeur de pénétration diminue jusqu'à atteindre des niveaux similaires à ceux observés en l'absence d'un gradient de sel.

Les chercheurs émettent l'hypothèse que le mouvement des particules induit par le sel pourrait provoquer une déformation physique de la matrice du biofilm, facilitant potentiellement l'élimination des biofilms au fil du temps.

"Il identifie la fenêtre dans laquelle fonctionne la livraison par gradient et le régime plus dense dans lequel cet avantage est largement perdu", a-t-il déclaré. Les résultats suggèrent que les principes sous-jacents à cette technique pourraient s'étendre au-delà des applications biomédicales à des domaines tels que le traitement de l'eau et les processus industriels, où les biofilms obstruent souvent les équipements et les infrastructures.

En optimisant la taille des particules et les gradients de sel, des études futures pourraient affiner cette approche pour améliorer sa fiabilité et son efficacité dans le traitement des maladies liées au biofilm. L'équipe prévoit d'étudier la physique sous-jacente régissant l'interaction entre les gradients de sel et les structures de biofilm, dans le but de découvrir des mécanismes qui pourraient être appliqués à des contextes plus larges.