Une nouvelle surface en cuivre élimine les bactéries en seulement deux minutes

Alors qu'il faut compter plusieurs heures avec du cuivre ordinaire...

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Avec du cuivre ordinaire, il faut quatre heures pour détruire 97% du staphylocoque doré. | Pixabay
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Des chercheurs ont mis au point une nouvelle surface nanoporeuse en cuivre capable d’éliminer les bactéries en seulement deux minutes. À terme, cette nouvelle structure de cuivre pourrait aider à lutter contre la menace croissante de superbactéries résistantes aux antibiotiques.

Le cuivre est utilisé depuis longtemps pour combattre différentes souches de bactéries, notamment celle du staphylocoque doré. En effet, les ions libérés par la surface du métal sont toxiques pour les cellules bactériennes. Néanmoins, le procédé est lent. Le professeur Ma Qian, de l’université RMIT explique dans un communiqué : « Une surface de cuivre standard tuera environ 97% du staphylocoque doré en quatre heures ». 

99,99% des cellules détruites en deux minutes

Une équipe de scientifiques de l’université RMIT et de l’agence nationale de santé australienne, CSIRO, ont cherché à produire un cuivre aux propriétés antibactériennes améliorées, et ils y sont parvenus. « Étonnamment, lorsque nous avons placé des bactéries staphylocoques doré sur notre surface en cuivre spécialement conçue, plus de 99,99% des cellules ont été détruites en deux minutes », explique Qian. Une efficacité supérieure au cuivre standard, montrant une éradication des bactéries 120 fois plus rapide. 

De plus, ces résultats ont été obtenus sans assistance de médicaments. Le professeur Ma Qian résume ainsi : « Notre structure en cuivre s’est révélée remarquablement puissante pour un matériau aussi courant ». Les détails ont été publiés dans la revue Biomaterials.

Le cuivre grossi 500 000 fois au microscope électronique à balayage montre les minuscules pores à l’échelle nanométrique de la structure. © RMIT

La structure poreuse du cuivre est la clé de son efficacité en tant que bactéricide. Afin de créer cette nouvelle structure, un moulage spécial a été utilisé : des atomes de cuivre et de manganèse ont été arrangés dans des formations spécifiques. Puis, les atomes de manganèse ont été retirés, laissant un cuivre pur mais plein de cavités microscopiques à sa surface.

Une surface « super-hydrophile »

Le docteur Jackson Leigh Smith, ancien chercheur du CSIRO et auteur principal de l’étude, déclare : « Notre cuivre est composé de cavités microscopiques en forme de peigne et dans chaque dent de cette structure se trouvent des cavités nanométriques beaucoup plus petites ; il a une surface active massive ». 

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Le chercheur ajoute que le motif rend la surface « super hydrophile » : l’eau n’y repose pas sous forme de gouttelettes mais de film plat. Ainsi, les cellules bactériennes ont du mal à conserver leur forme. « Elles sont étirées par la nanostructure de la surface tandis que le motif poreux permet aux ions de cuivre de se libérer plus facilement », précise Leigh Smith. « Ces effets combinés provoquent non seulement une dégradation structurelle des cellules bactériennes, les rendant plus vulnérables aux ions de cuivre toxiques, mais facilitent également leur absorption dans les cellules bactériennes ». Grâce à cette combinaison d’effets, les bactéries sont éliminées plus rapidement. 

Sur ces images agrandies 120 000 fois au microscope à balayage électronique, on voit des cellules de bactéries staphylocoques dorées après deux minutes sur a) de l’acier inoxydable poli, b) du cuivre poli, c) et d) du cuivre amélioré, développé par les chercheurs. © RMIT

Avec la multiplication des superbactéries, résistantes aux antibiotiques, le développement de nouveaux matériaux comme ce cuivre amélioré (nanocuivre) interpelle de nombreux chercheurs à travers la planète ainsi que l’estime le docteur Daniel Liang du CSIRO.  « Ce nouveau produit à base de cuivre offre une option prometteuse et abordable pour lutter contre les superbactéries », conclut le scientifique. 

Dès lors que cette nouvelle structure de cuivre pourra être produite en grande quantité, il permettra une vaste gamme d’applications, allant des poignées de porte antimicrobiennes et autres surfaces dans les maisons, les écoles et les hôpitaux, en passant par les systèmes de ventilation ou les masques faciaux.  En pleine pandémie de COVID-19, les scientifiques cherchent désormais à savoir si leur cuivre amélioré pourrait être efficace contre le SARS-CoV-2.

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Source : Biomaterials

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