UNIVERSITÉ DE SHEFFIELD
Cet article présente et explique le principe d´une méthode électrochimique pour améliorer l´action antimicrobienne de la thérapie par hydrogel activé par plasma (PAHT) dans la décontamination des plaies.
Cette même méthode augmente également la production d´autres molécules, telles que les espèces réactives de l´azote (RNS). La PAHT, améliorée par électrochimie, est très efficace pour éliminer les pathogènes courants des plaies, comme Escherichia coli et Pseudomonas aeruginosa, et quelque peu efficace contre Staphylococcus aureus. Dans l´ensemble, cette étude montre que le nouveau pansement PAHT offre une alternative prometteuse aux antibiotiques et aux pansements à base d´argent pour contrôler les infections et stimuler la cicatrisation des plaies.
Les infections chroniques des plaies constituent une pandémie silencieuse qui menace de devenir une crise sanitaire mondiale. Le coût de traitement pour des plaies chroniques telles que les ulcères du pied diabétique (DFU) est estimé à 17 milliards de dollars par an, dépassant le coût des cinq cancers les plus coûteux aux États-Unis. Le défi est mondial, et les prévisions actuelles indiquent qu’en 2030, 578 millions de personnes auront le diabète (une augmentation de 36 % par rapport à 2020). Plus de 30 % des personnes diabétiques développeront un ulcère au cours de leur vie, dont 60 % s´infecteront. Ce problème croissant est aggravé par la résistance antimicrobienne (RAM), qui devrait causer 10 millions de décès annuels d´ici 2050, avec un impact potentiel de 100 000 milliards de dollars sur l´économie mondiale. L´augmentation de l´utilisation des antibiotiques pourrait aggraver la RAM, menant à une contamination antibiotique, endommageant l´environnement et créant de grands réservoirs de résistance antimicrobienne.
Malheureusement, le traitement des plaies chroniques dépend principalement d´un nombre limité d´options. Celles-ci incluent le débridement manuel peu coûteux et les pansements de protection ou, en alternative, des pansements et des médicaments antimicrobiens coûteux et sophistiqués, qui ne traitent qu´un seul aspect du problème. Les infections graves nécessitent des antibiotiques systémiques, voire des amputations en dernier recours.
Le plasma à basse température et sous pression atmosphérique émerge comme une technologie nouvelle et prometteuse pour contrôler les infections et favoriser la guérison des plaies difficiles à cicatriser. Les avantages du plasma ont été démontrés dans des essais cliniques, montrant que le traitement réduit la charge bactérienne des plaies et favorise la cicatrisation sans effets secondaires à long terme. Le plasma est ainsi unique dans le traitement des plaies en raison de sa double action de contrôle des infections et de stimulation de la guérison. Ceci est principalement dû à son mélange unique et complexe d´espèces réactives de l´oxygène (ROS) et de l´azote (RNS), connues collectivement sous le nom d´espèces réactives de l´oxygène et de l´azote (RONS), générées par le plasma.
Figure : Caractéristiques physiques de l´hydrogel PVA, incluant a) la conformabilité, b) l´élasticité et c) le gonflement avant et après incubation dans l´eau. Les rapports de gonflement quantifiés sont également montrés pour les hydrogels PVA non traités (0 min) et traités par plasma dans les conditions d) potentiel flottant (PVA-FLT) et e) mise à la terre (PVA-GND), avec des temps de traitement plasma de 2,5, 10 et 20 min (n = 3). * Des sections plus grandes d´hydrogels PVA sont montrées dans (a) et (b) pour plus de clarté.
Le traitement implique l´activation des pansements en hydrogel par plasma (gaz électrique) pour produire un mélange unique de divers oxydants chimiques qui, appliqués sur la plaie, décontaminent efficacement et aident à la guérison des plaies chroniques.
La nouvelle méthode représente une avancée majeure qui pourrait révolutionner le traitement des ulcères et des plaies internes, en particulier des ulcères du pied diabétique. Plus de 540 millions de personnes dans le monde vivent avec le diabète, dont 30 % développeront un ulcère au pied au cours de leur vie.
Une équipe internationale de scientifiques a développé un traitement efficace pour les plaies chroniques qui n´utilise pas d´antibiotiques mais plutôt un gaz ionisé pour activer un pansement. Le traitement implique l´activation des pansements en hydrogel par plasma (couramment utilisés dans le soin des plaies) avec un mélange unique d´oxydants chimiques, efficace pour décontaminer et aider à la guérison des plaies chroniques.
Les chercheurs de l´Université de Sheffield et de l´Université d´Australie-Méridionale, qui ont dirigé l´étude, estiment que cette nouvelle méthode représente un progrès significatif dans la lutte contre les pathogènes résistants aux antibiotiques et pourrait changer le traitement des ulcères du pied diabétique et des plaies internes.
Le professeur Rob Short, professeur de chimie à l´Université de Sheffield et co-auteur de l´étude, a déclaré : « Plus de 540 millions de personnes vivent avec le diabète dans le monde, dont 30 % développeront un ulcère au pied au cours de leur vie. C´est une pandémie mondiale négligée qui continuera d´augmenter dans les prochaines années en raison de l´obésité croissante et du manque d´exercice. »
« Rien qu´en Angleterre, entre 60 000 et 75 000 personnes reçoivent chaque semaine un traitement pour les ulcères du pied diabétique. L´infection est l´un des principaux risques. De plus en plus, de nombreuses infections ne répondent plus aux traitements antibiotiques standards en raison de la résistance des bactéries, entraînant chaque année 7 000 amputations. »
« Il y a un besoin urgent d´innovation dans la gestion et le traitement des plaies, et c´est un véritable privilège de faire partie de l´équipe internationale qui travaille depuis plus de 10 ans sur ce traitement alternatif. »
Les avantages du gaz ionisé à froid ont déjà été démontrés dans des essais cliniques, montrant qu´il contrôle non seulement l´infection, mais qu´il favorise également la guérison. Cela est dû au puissant cocktail chimique d´oxydants, en particulier les espèces réactives de l´oxygène et de l´azote (RONS), produits lorsque les molécules d´oxygène et d´azote dans l´air ambiant sont activées.
Le Dr Endre Szili, de l´Université d´Australie-Méridionale, qui a dirigé l´étude publiée cette semaine dans la revue Advanced Functional Materials, a déclaré : « Les antibiotiques et les pansements à base d´argent sont couramment utilisés pour traiter les plaies chroniques, mais tous deux présentent des inconvénients. »
« La résistance croissante aux antibiotiques est un défi mondial, et il y a aussi de grandes préoccupations concernant la toxicité induite par l´argent. En Europe, les pansements à base d´argent sont progressivement supprimés pour cette raison. »
L´équipe internationale de scientifiques a démontré que les hydrogels activés par plasma avec des RONS rendent le gel beaucoup plus puissant, éliminant efficacement les bactéries courantes. Bien que l´étude se soit concentrée sur les ulcères du pied diabétique, la technologie pourrait être appliquée à toutes les plaies chroniques et infections internes.
« Malgré les résultats encourageants récents dans l´utilisation de la thérapie par hydrogel activé par plasma (PAHT), nous faisons face au défi de charger les hydrogels avec des concentrations suffisantes de RONS nécessaires pour une utilisation clinique. Nous avons surmonté cet obstacle en employant une nouvelle méthode électrochimique qui améliore l´activation de l´hydrogel », a déclaré le Dr Szili.
En plus d’éliminer les bactéries courantes (E. coli et P. aeruginosa) qui causent les infections des plaies, les chercheurs affirment que les hydrogels activés par plasma peuvent également aider à activer le système immunitaire du corps, ce qui pourrait potentiellement aider à combattre les infections. « Les infections chroniques des plaies constituent une pandémie silencieuse qui menace de devenir une crise sanitaire mondiale », a ajouté le Dr Szili.
« Un avantage majeur de notre technologie PAHT est qu´elle peut être utilisée pour traiter toutes les plaies. C´est un traitement écologique qui utilise des composants naturels de l´air et de l´eau pour produire ses ingrédients actifs, qui se décomposent en composants non toxiques et biocompatibles. »
« Les ingrédients actifs pourraient être délivrés sur une longue période, améliorant le traitement avec un potentiel de pénétration accrue, notamment pour les tumeurs. Le plasma a un énorme potentiel dans le monde médical, et ce n´est que le début », a déclaré le Dr Szili.
La prochaine étape consistera à effectuer des essais cliniques pour optimiser la technologie électrochimique pour le traitement des patients.
Une approche électrochimique a été étudiée et caractérisée pour améliorer la production d´espèces réactives de l´oxygène et de l´azote (RONS) dans les hydrogels activés par plasma (PAHT) pour contrôler la croissance des bactéries pathogènes courantes dans les plaies. Grâce à l´amélioration électrochimique du système de traitement à jet de plasma He, une quantité sans précédent de 3,4 mM de H2O2 a été produite dans des hydrogels PVA ciblés. Ces pansements se sont avérés très efficaces pour contrôler la croissance de E. coli et P. aeruginosa et quelque peu efficaces contre S. aureus.
Ensuite, une validation in vivo des nouveaux pansements PAHT sera nécessaire pour garantir que la technologie est efficace et sûre pour le traitement des plaies. Néanmoins, cette nouvelle technologie offre une alternative prometteuse aux pansements antibiotiques et argentés existants, qui devront être remplacés en raison des problèmes croissants de résistance antimicrobienne et de toxicité cumulative de l´argent.
