Revêtements hybrides photoactivables et antibactériens issus des bioressources synthétisés par photochimie
Encadrement : Davy-Louis Versace (ICMPE), Yamin Leprince (ESYCOM), Isabelle Navizet (MSME), Marc Presset (ICMPE)
Contexte
Les infections nosocomiales sont une préoccupation majeure de santé publique, puisqu’elles touchent environ un patient hospitalisé sur vingt [1]. En plus du coût humain, ces infections entrainent des surcoûts financiers, principalement dû à un rallongement d’en moyenne 4 jours du temps d’hospitalisation, qui peuvent être estimés à plus de 2 milliards d’euros en France en 2006 [2].
Le traitement le plus courant pour ces infections est l’utilisation d’antibiotiques. Malheureusement, de plus en plus de bactéries deviennent résistantes à ces traitements, et nécessitent de trouver de nouvelles solutions pour soigner ces patients. Il faut donc miser sur la prévention afin de diminuer les contaminations.
De nombreuses méthodes de désinfection des surfaces permettent de réduire la propagation de bactéries [3], comme l’utilisation de lampes UV ou la pulvérisation de peroxyde d’hydrogène. Cependant, ces méthodes requièrent une intervention humaine, ce qui ne permet pas de les utiliser en continu. De nouvelles recherches portent de ce fait sur le développement de surface auto-désinfectante. Le recouvrement des surfaces par du cuivre a prouvé son efficacité, mais le coût imposé par cette méthode pose problème quant à une utilisation à grande échelle.
Objectif
Le but de notre projet est de développer de nouveaux matériaux antibactériens, contenant des molécules photoactives capables, sous l’effet de la lumière visible, de produire des espèces cytotoxiques, comme des radicaux libres ou des espèces réactives de l’oxygène. Cela permettra de tuer les bactéries en contact avec la surface de manière autonome. Cette méthode semble prometteuse contre les infections nosocomiales, puisqu’il est très peu probable que les bactéries y développent une résistance [4].
Ces matériaux seront synthétisés par photochimie, ce qui permettra une chimie plus économique et plus sûre, puisque les réactions se produisent en quelques minutes, à faible coût énergétique, dans des conditions douces et avec peu de solvants organiques. De nombreux types de photoamorceurs ont déjà été développés pour permettre la photopolymérisation radicalaire ou cationique [5], mais récemment, un intérêt grandissant a été montré envers de nouvelles structures absorbant des longueurs d’ondes dans le visible ou le proche infra-rouge comme des dérivés de phtalocyanine [6], de quinizarines [7], ou de porphyrines [8] [9]. L’utilisation de lumière visible permet l’emploi de lampes plus économes en énergie, comme les LEDs.
De nouvelles molécules dérivées de la porphyrine seront synthétisées pour amorcer la photopolymérisation dans le visible. Après polymérisation, ces photoamorceurs resteront piégés dans la matrice. Sous lumière visible, ceux-ci restent à même de réagir avec l’oxygène pour produire des espèces réactives entraînant la mort des bactéries. Ainsi, les matériaux développés auront des propriétés antibactériennes photoactivables : elles pourront limiter la propagation des bactéries à leur surface, mais également être utilisés pour la dépollution de l’eau et de l’air.
Enfin, une utilisation de monomères issus de la biomasse, comme par exemple l’huile de soja, permettra de limiter l’usage de produit pétro-sourcés, tout en exploitant des déchets issus de l’industrie. Largement disponibles à faible coûts, leur valorisation répond à la fois à des enjeux économiques et environnementaux.
Bibliographie :
| [1] | Santé publique France, «Enquête nationale de prévalence des infections nosocomiales et des traitements anti-infectieux en établissements de santé, mai-juin 2017,» 2019. |
| [2] | Office parlementaire d’évaluation des politiques de santé, «Prévenir les infections nosocomiales : une exigence de qualité des soins hospitaliers,» Sénat, 22 juin 2006. [En ligne]. Available: http://www.senat.fr/rap/r05-421/r05-421_mono.html. [Accès le 2021]. |
| [3] | W. A. Rutala, D. J. Weber, and the Healthcare Infection Control Practices Advisory Committee, «Guideline for Disinfection and Sterilization in Healthcare facilities, 2008. Update : 2019.,» 2019. |
| [4] | T. Maisch, «Resistance in antimicrobial photodynamic inactivation of bacteria,» Photochem. Photobiol. Sci., vol. 14, p. 1518, 2015. |
| [5] | Y. Yagci, S. Jockusch et N. J. turro, «Photoinitiated polymerization: Advances, Challenges, and Opportunities,» Macromolecule, vol. 43, pp. 6245-6260, 2010. |
| [6] | L. Breloy, V. Brezova, A. Blancha-Grzechnik, M. Presset, M. S. Yildirim, I. Yilmaz, Y. Yagci et D.-L. Versace, «Visible Light Anthraquinone Functional Phtalocyanine Photoinitiator for Free-Radical and Cationic Polymerizations,» macromolecules, vol. 53, pp. 112-124, 2020. |
| [7] | P. Sautrot-Ba, S. Jockusch, J.-P. Malval, V. Brezova, M. Rivard, S. Abbad-Andaloussi, A. Blacha-Grzechnik et D.-L. Versace, «Quinizarin Derivatives as Photoinitiators for Free-Radical and Cationic Photopolymerizations in the Visible Spectral Range,» Macromolecules, vol. 53, pp. 1129-1141, 2020. |
| [8] | A. Al Mousawi, C. Poriel, F. Dumur, J. Toufaily, T. Hamieh, J. P. Fouassier et J. Lalevée, «Zinc Tetraphenylporphyrin as High Performance Visible Light Photoinitiator of Cationic Photosensitive Resins for LED Projector 3D Printing Applications,» Macromolecules, vol. 50, pp. 746-753, 2017. |
| [9] | H. Marcille, J.-P. Malval, M. Presset, N. Bogliotti, A. Blancha-Grzechnik, V. Brezova, Y. Yagci et D.-L. Versace, «Diphenyl functional porphyrins and their metal complexes as visible-light photoinitiators for free-radical, cationic and thiol-ene polymerizations,» Polymer Chemistry, vol. 11, pp. 4237-4249, 2020. |