Le laboratoire UMET (CNRS 8207) de l’Université de Lille se focalise sur l’élaboration d’un « hydrogel actif photo-stimulable », c’est-à-dire un hydrogel chargé en agents thérapeutiques qui pourront être libérés, sur demande, dans la plaie infectée du patient diabétique via l’application d’un stimulus lumineux (irradiation laser à 980 nm). Pour concevoir un tel hydrogel, les chercheurs ont synthétisé des nanoparticules de polydopamine (nPDA) obtenues par réaction de polymérisation de la molécule de dopamine dans l’eau. En effet, ces nanoparticules peuvent emmagasiner des principes actifs comme des antibiotiques et présentent également de très bonnes propriétés photothermiques c’est-à-dire qu’elles vont s’échauffer sous traitement laser à 980 nm ce qui va provoquer la libération des principes actifs emmagasinés.(1)
Ces nanoparticules sont chargées avec deux antibiotiques ciblant les bactéries Gram (+) et les bactéries Gram (-) puis sont ensuite incorporées dans un hydrogel viscoélastique constitué de deux polysaccharides : le chitosan (CHT) qui est un polymère cationique et un polymère anionique à base de cyclodextrines (PCD) qui sont des molécules cages dérivées de l’amidon pouvant également accueillir des principes actifs. L’hydrogel est obtenu par mélange des deux polysaccharides à l’aide de seringues interconnectées selon une méthode qui a récemment été brevetée par le laboratoire UMET. (2)
1. Hydrogel : préparation, composition, caractérisation
Pour préparer l’hydrogel, la méthode de double seringues interconnectées a été utilisée (Figure 1)
Plusieurs formulations de différentes proportions CHT (%) : PCD (%) ont été testées (2:2, 3:3 et 4:4) et caractérisées par rhéologie. En augmentant la concentration en polymère, le module élastique G’ augmente montrant une élasticité plus importante et un gel plus ferme (Figure 2). Cette étude rhéologique a également montré que la présence de nPDA n’affecte pas les propriétés mécaniques de l’hydrogel.
Les formulations 4:4 et 2:2 ont été sélectionnées pour la suite de l’étude, la Figure 3 montre une image de l’hydrogel (composition 4 :4) réalisée par microscopie électronique à balayage (MEB). On observe sur cette image une structure poreuse caractéristique des hydrogels.
2. Thérapie photothermique
Compte tenu des propriétés photothermiques des nanoparticules de polydopamine, un laser (=980 nm) est utilisé pour irradier les hydrogels et provoquer un échauffement local des nPDA permettant de libérer les antibiotiques. Cet échauffement est détecté par une caméra infrarouge. La Figure 4 met en évidence l’effet photothermique des nPDA, l’hydrogel sans nPDA (4:4:0) ne présente aucune variation de température sous irradiation, contrairement à l’hydrogel contenant les nPDA (4:4:4) qui atteint environ 50°C après deux minutes d’irradiation lumineuse à 0.4 W/cm².
3. Enduction de l’hydrogel sur le textile
En vue de l’application pansement, l’hydrogel de formulation 2:2 a été enduit sur une trame textile au moyen d’une barre de couchage rainurée. Des images du pansement fonctionnalisé réalisées par MEB montrent qu’après le dépôt de trois couches d’hydrogel, les fibres du textile sont uniformément revêtues par l’hydrogel.
4. Perspectives
Des tests de cytotoxicité du revêtement CHT :PCD photostimulable chargé de nPDA sont en cours pour démontrer sa biocompatibilité. La libération des antibiotiques sous irradiation laser sera ensuite évaluée. Enfin, l’efficacité du pansement sera testée ex-vivo par l’Unité INSERM U1008 (Université de Lille) à l’aide d’un modèle d’infection cutanée sur explants porcins.
Références
(1) Defrançois, S.; Barras, A.; Maton, M.; Woisel, P.; Hildebrand, F.; Blanchemain, N.; Boukherroub, R.; Lyskawa, J. In Vitro Evaluation of Antibacterial Properties of NIR-Light Responsive Alginate Hydrogels Embedding Polydopamine Nanoparticles. ACS Appl. Bio Mater. 2025, 8 (6), 5147–5157. https://doi.org/10.1021/acsabm.5c00481.
(2) 2024 N. Blanchemain, F. Chai, B. Martel, R. Nicot, M.J. Garcia Fernandez, N. Tabary, H. Chijcheapaza-Flores, Hydrogel composition for use in the treatment of articular disorders, WO 2024/023350A1, 22306135.9, publication 01 Feb 2024, enregistrement 28 Jul 2023
