Des robots télécommandés sont prêts à éradiquer les biofilms bactériens
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La formation d'un biofilm bactérien à la surface d'un implant médical n'est jamais une bonne nouvelle. Cependant, une nouvelle méthode pourrait bientôt permettre d'éradiquer ces films grâce à de minuscules robots télécommandés à corps liquide.
Lorsqu'un objet artificiel est implanté dans le corps, des bactéries nocives risquent de coloniser sa surface et les tissus environnants. Ces microbes forment alors un film visqueux, appelé biofilm, résistant aux antibiotiques. C'est pourquoi une seconde intervention chirurgicale est parfois nécessaire pour nettoyer et désinfecter l'implant.
Par le passé, les scientifiques ont développé de minuscules objets télécommandés – des « robots » en termes techniques – capables d'éliminer les biofilms . Malheureusement, ces robots ne sont généralement efficaces que sur des surfaces relativement lisses et uniformes. Ils ne peuvent tout simplement pas atteindre les moindres recoins.
Parce que les robots ont des corps en hydrogel, ils peuvent s'infiltrer dans des coins et recoins qui autrement passeraient inaperçus.
Les nouveaux robots à corps liquide ont été conçus en tenant compte de ce facteur limitant. Ils sont le fruit d'une étude menée par des scientifiques de l'Université chinoise de Hong Kong (CUHK) en collaboration avec des collègues de l'Université technologique de Nanyang à Singapour et de l'Institut Max Planck pour les systèmes intelligents en Allemagne.
Chaque robot est essentiellement une petite goutte d’hydrogel d’alcool polyvinylique réticulé (PVA), chargé de particules magnétiques de néodyme-fer-bore ainsi que de deux agents antibactériens : la lévofloxacine et l’indolicidine.
L'idée est qu'en cas d'infection au niveau d'un site d'implantation, le robot est acheminé vers ce site par une procédure endoscopique mini-invasive. Une fois le robot déposé sur le biofilm, sa localisation est suivie en temps réel par endoscope et radioscopie.
Ce diagramme illustre comment les robots sont contrôlés à distance par des opérateurs humains
Grâce à un aimant permanent monté sur un bras robotisé situé à l'extérieur du corps du patient, il est possible de propulser et de diriger le robot à distance. Selon le mouvement de l'aimant, le robot peut glisser sur des substrats lisses ou rouler sur des surfaces plus irrégulières, comme des treillis médicaux, en s'y infiltrant.
Dans les deux cas, le robot détruit les biofilms de trois manières.
Tout d'abord, il en élimine une grande partie en se frayant un chemin à travers le matériau. De plus, il libère ses deux agents antibactériens, tuant les microbes responsables des biofilms. Enfin, les débris de biofilm ayant résisté à l'attaque initiale adhèrent au corps gélatineux du robot et sont emportés par lui au lieu de rester sur l'implant.
Ce diagramme montre les trois méthodes par lesquelles les robots détruisent les biofilms bactériens
Une fois le processus d’éradication du biofilm terminé, le robot est retiré du corps via un aimant inséré par laparoscopie.
Lors de tests en laboratoire réalisés sur un système digestif de porc extrait, la technologie a permis de réduire de 84 % le biofilm présent sur une prothèse herniaire structurée en 3D et de tuer 87 % des bactéries présentes sur un stent binaire métallique. Et les tests ne se sont pas arrêtés là.
« Dans un modèle de souris avec des stents infectés, une récupération complète du poids [des souris] a été observée dans les 12 jours, avec une réduction de 40 % des indicateurs d'inflammation par rapport au groupe témoin », explique le professeur Zhang Li de CUHK, qui a dirigé l'étude.