Le matériau le plus fin au monde peut prévenir l'infection des implants
Avec seulement un atome d'épaisseur, le graphène est le matériau le plus mince connu de l'homme. En raison de sa conductibilité élevée, le graphène pourrait être utilisé dans divers appareils électroniques tels que les écrans de téléphone et les chargeurs. De nouvelles recherches s'ajoutent à la liste des utilisations du matériau, car une fine couche de graphène s'avère avoir un effet antibactérien.
Le graphène a été découvert en 2002, lorsqu'un expert en matériaux microscopiquement minces a décidé d'expérimenter avec de très fines couches de carbone.
Le «supermatériau» qui en résulte est maintenant connu comme l’un des matériaux les plus solides au monde - en fait, il est 200 fois plus résistant que l’acier - ainsi que le plus fin.
Fabriqué sous forme de flocons ou de films, le graphène est plus conducteur d'électricité que le cuivre.
Auparavant, les chercheurs ont expérimenté le placement vertical des flocons de graphène dans le but d'étendre ses applications.
Bien que structurer le graphène sous forme de «pointes» verticales ne soit pas en soi innovant, les scientifiques de l'Université de technologie Chalmers de Göteborg, en Suède, sont les premiers à démontrer que placer les paillettes verticalement tue les bactéries et prévient les infections dans un implant chirurgical.
Les résultats - qui ont maintenant été publiés dans la revue Interfaces de matériaux avancés - sont particulièrement importants étant donné que les recherches antérieures ont donné des résultats contradictoires, certains tests montrant qu'il détruit les bactéries et d'autres laissent les bactéries indemnes.
«Nous avons découvert que le paramètre clé est d'orienter le graphène verticalement», explique l'auteur de l'étude co-correspondant Ivan Mijakovic, professeur au Département de biologie et de génie biologique de l'Université de technologie de Chalmers. «S'il est horizontal, les bactéries ne sont pas endommagées», explique-t-il.
Comment le graphène peut être bénéfique pour les implants
Selon la Food and Drug Administration (FDA), les implants médicaux sont des «dispositifs ou tissus placés à l'intérieur ou à la surface du corps». Certains de ces implants peuvent remplacer des parties du corps, telles que des prothèses de hanche ou de genou, ou simplement soutenir le bon fonctionnement d'autres organes.
La FDA avertit que les infections accompagnent souvent les implants - en particulier immédiatement après la chirurgie. Bien que de telles infections puissent généralement être traitées avec des médicaments appropriés, dans certains cas, l'implant doit être complètement retiré.
Cependant, la nouvelle recherche montre que placer des paillettes de graphène verticalement sur la surface de l'implant forme un bouclier protecteur «en pointes» qui tranche les bactéries et les empêche de se fixer.
Surtout, cette couche protectrice ne nuit pas aux cellules humaines; les cellules humaines sont 25 fois plus grosses que les bactéries. La vidéo ci-dessous explique plus en détail le fonctionnement des pointes de graphène.
«Le graphène a un potentiel élevé pour les applications dans le domaine de la santé», déclare Jie Sun, auteur de l'étude co-correspondante, professeur agrégé au Département de micro-technologie et nanosciences de l'Université de technologie de Chalmers.
Minimiser le risque de rejet d'implant, rendre les antibiotiques inutiles et se protéger contre les infections ne sont que quelques-unes de ces applications.
Cependant, prévient-il, «des recherches supplémentaires sont nécessaires avant de pouvoir affirmer que [le graphène] est entièrement sûr. Entre autres, nous savons que le graphène ne se dégrade pas facilement. »
«Nous voulons empêcher les bactéries de créer une infection. Sinon, vous pourriez avoir besoin d'antibiotiques, ce qui pourrait perturber l'équilibre des bactéries normales et augmenter le risque de résistance aux antimicrobiens par des agents pathogènes. »
Auteur de la première étude Santosh Pandit, Département de biologie et de génie biologique, Université de technologie de Chalmers
