Améliorer l’activité antimicrobienne des nanoparticules d’argent contre les agents pathogènes grâce à l’utilisation d’extraits de thé

Des chercheurs de l’Institut de chimie physique de l’Académie polonaise des sciences (IPC PAS) ont démontré que les nanoparticules de thé vert et d’argent constituent un outil puissant contre les agents pathogènes tels que les bactéries et les levures. Leurs travaux sont publiés dans Avancées à l’échelle nanométrique.

Leur objectif était de développer une méthode efficace pour lutter contre les bactéries qui autrement ne seraient pas affectées par les agents antimicrobiens, tels que les antibiotiques.

La surutilisation des antibiotiques a conduit à l’émergence de résistances à ces composés, qui sont devenues l’une des plus grandes menaces pour la santé dans le monde.

En conséquence, la résistance aux antibiotiques est apparue plus rapidement que les progrès des antibiotiques, un phénomène étudié par l’équipe de scientifiques de l’IPC PAS sous la supervision du professeur Jan Paczesny, qui a proposé de nouvelles nanoformulations à utiliser contre des agents pathogènes répandus et difficiles tels que l’ESKAPE. bactéries (Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa et Enterobacter spp.) et d’autres agents pathogènes de levure problématiques tels que Candida auris ou Cryptococcus neoformans.

Ces micro-organismes, traités avec des antibiotiques disponibles dans le commerce, développent rapidement une résistance aux antibiotiques. Les chercheurs ont choisi ESKAPE comme groupe cible car ces agents pathogènes entraînent des maladies graves, allant de la septicémie au cancer.

Il y a quelques mois, l’équipe de Paczesny a décidé d’essayer de combiner des nanoparticules d’argent, connues pour leurs propriétés antimicrobiennes et antifongiques, et des extraits de thé riches en polyphénols possédant des propriétés antioxydantes. Le concept a été conçu pour améliorer l’efficacité à large spectre contre les agents pathogènes à l’aide de nanoparticules d’argent hybrides vertes (AgNP), qui sont nettement plus efficaces que tous les ingrédients et encore plus efficaces que certains antibiotiques.

Pourquoi ces particules hybrides sont-elles si spéciales ? Dans leur travail, trois variétés de thé bien connues : le thé noir (B-Tea), le thé vert (G-Tea) et le thé Pu-erh (R-Tea) ont été utilisées comme agent de capsulage, qui agit comme un stabilisant pour protéger les particules synthétisées de l’agrégation. De cette manière, les particules offrent une surface active élevée par rapport aux autres formulations. De plus, une telle synthèse est respectueuse de l’environnement car elle utilise des ingrédients naturels lors de la précipitation.

Les structures produites varient en forme et en taille de 34 à 65 nm, selon le type de thé utilisé lors de la synthèse, et présentent une réactivité différente envers les micro-organismes.

Initialement, des nanoparticules d’argent produites en présence d’extraits de thé (B-TeaNPs, G-TeaNPs et R-TeaNPs) ont été utilisées pour traiter des souches bactériennes Gram-négatives (E. coli) et Gram-positives (E. faecium) afin de tester la effet sur des souches présentant des morphologies d’enveloppe cellulaire différentes. Ils ont examiné les interactions entre les nanoparticules fabriquées et les agents pathogènes pour déterminer l’efficacité, en comparant les résultats avec des antibiotiques disponibles dans le commerce.

Les pathogènes ESKAPE ont ensuite été testés selon un protocole de concentration et de composition des particules les plus efficaces, révélant jusqu’à 25 % de diminution du nombre de cellules bactériennes chez E. faecium et une diminution de 90 % dans le cas d’E. cloacae. . Il est intéressant de noter que les nanoparticules d’argent vert ont également montré une activité antifongique, entraînant une diminution de 80 % du nombre de cellules viables de C. auris et d’environ 90 % pour C. neoformans.

Sada Raza, le premier auteur de l’étude, affirme : « De plus, la taille des nanoparticules est généralement liée à l’effet cytotoxique des nanomatériaux, les particules plus petites étant plus cytotoxiques. Cela devrait favoriser le contrôle des AgNP et des R-TeaNP par rapport aux G-TeaNP et B-TeaNPs dans nos expériences. Ce n’était pas le cas. Dans la plupart des expériences, les C-AgNPs et les R-TeaNPs ont montré la plus faible efficacité antimicrobienne. Ceci est conforme à d’autres études, qui ont démontré que la taille n’est pas un facteur principal affectant l’activité antimicrobienne. activité des AgNP.

Les propriétés antibactériennes et antifongiques des nanoparticules d’argent fabriquées à partir d’extraits de thé sont supérieures à celles des nanoparticules d’argent seules en raison de leur teneur élevée en composés phénoliques, les isoflavonoïdes (notamment en catéchines telles que l’épigallocatéchine (EGC) et le gallate d’épigallocatéchine (EGCG)). Ces combinaisons, utilisant des extraits de thé biologiquement actifs et de plus petites quantités de nanoparticules d’argent, semblent être un moyen potentiel de lutter contre toute une série d’infections et même de remplacer les antibiotiques dans certaines applications.

“Nous avons établi que les nanoparticules d’argent synthétisées avec des extraits de thé ont des propriétés antibactériennes plus élevées que les nanoparticules d’argent seules. Par conséquent, des doses plus faibles de TeaNP pourraient être utilisées (0,1 mg mL⁻¹). Nous avons confirmé que dans certains cas, l’effet synergique des extraits de thé et des nanoparticules d’argent permettait une efficacité supérieure à celle des antibiotiques (ampicilline) lorsqu’ils étaient testés aux mêmes concentrations (0,1 mg mL⁻¹) et après un temps d’exposition relativement court de trois heures”, explique Mateusz Wdowiak, co-auteur de ces travaux.

Les chercheurs ont découvert que les nanoparticules hybrides antimicrobiennes entraînaient une réduction significative du nombre de bactéries par rapport aux antibiotiques ou aux composés pris séparément. Bien que toutes les bactéries n’aient pas été tuées, il s’agit d’une amélioration significative qui pourrait faciliter le traitement des superbactéries en utilisant des doses bien inférieures à celles d’autres composés disponibles dans le commerce.

La quantité de nanoparticules d’argent hybrides nécessaires pour vaincre les bactéries ou les infections fongiques est extrêmement faible, ce qui les rend rentables. La clé pour bien les utiliser n’est donc pas seulement la fonctionnalité, mais également le faible coût d’application.

C’est une approche qui peut également être adaptée pour lutter contre d’autres infections bactériennes difficiles à traiter. Les nouvelles nanoparticules développées par les chercheurs de l’IPC PAS pourraient nous rapprocher de la destruction efficace des superbactéries mortelles résistantes aux médicaments, offrant ainsi une alternative aux antibiotiques contre les bactéries Gram-négatives et Gram-positives. Cette étude montre également combien il reste encore du travail à faire dans ce domaine. Les composés utilisés séparément étaient beaucoup moins efficaces que l’hybride vert.

À l’avenir, l’objectif principal des chercheurs est d’utiliser les nanoparticules dans la vie quotidienne, à commencer par les applications agricoles. À plus grande échelle, le matériau proposé pourrait également être utilisé dans des applications biomédicales, comme un additif pour les pansements destinés à protéger contre les bactéries Gram-négatives et Gram-positives. Ils espèrent également utiliser la nanotechnologie pour développer des traitements plus ciblés contre les superbactéries résistantes aux médicaments.