Une équipe d'ingénierie biomédicale de l'Université Brown a récemment développé un nouveau pansement intelligent : un matériau hydrogel capable de "détecter" la présence de bactéries nocives dans la plaie et de libérer des antibiotiques uniquement lorsque des enzymes bactériennes spécifiques sont détectées, accélérant ainsi la guérison tout en réduisant considérablement l'utilisation inutile d'antibiotiques. Les chercheurs ont découvert dans des expériences sur des animaux et des expériences in vitro récemment publiées que le matériau est meilleur qu'un pansement hydrogel antibactérien qui est actuellement largement utilisé dans la pratique clinique pour éliminer les infections et favoriser la guérison, et devrait devenir une nouvelle stratégie pour faire face au problème mondial de la résistance aux antibiotiques.
Selon certaines informations, le noyau de ce pansement intelligent est un hydrogel qui peut être directement recouvert sur la surface de la plaie et qui est « chargé » d'antibiotiques à l'intérieur. La structure de l'hydrogel est composée de polymères à longue chaîne et d'agents de réticulation de molécules plus petites. Ce dernier se dégradera lorsqu'il rencontrera la β-lactamase produite par des bactéries spécifiques, provoquant l'effondrement de la structure globale de l'hydrogel, libérant ainsi les antibiotiques qui sont étroitement « scellés à l'intérieur ». Lorsque de telles bactéries nocives ne sont pas présentes dans l’environnement de la plaie, l’hydrogel reste stable et intact et le médicament ne fuit pas, évitant ainsi les interférences et l’exposition à la flore commensale saine de la peau.
Anita Shukla, responsable du projet et professeur à la School of Engineering de l'Université Brown, a déclaré que le problème mondial actuel de la résistance aux antimicrobiens est grave et que la manière d'utiliser les antibiotiques de manière plus « intelligente » est cruciale. Elle a souligné que le concept de conception de ce matériau est « l'administration de médicaments à la demande » : ce n'est que lorsque les bactéries responsables de l'infection sont réellement présentes dans la plaie que le pansement déclenchera la libération du médicament ; en l’absence d’infection, le médicament restera toujours scellé, réduisant ainsi le risque de surutilisation d’antibiotiques à la source.
Lors d'expériences in vitro, l'équipe de recherche a découvert que l'hydrogel était hautement spécifique des bêta-lactamases produites par des bactéries pathogènes courantes. Lorsque des bactéries nocives capables de produire cette enzyme étaient présentes dans l’environnement de test, l’hydrogel se décomposait rapidement et libérait l’antibiotique ; lorsqu’il ne contenait que des bactéries inoffensives qui ne produisaient pas l’enzyme, l’hydrogel restait intact et une exposition à long terme n’entraînait pas de développement significatif de résistance. Les chercheurs soulignent que ce mécanisme de réponse « sensible aux enzymes » permet de garantir que les médicaments n'interviennent qu'en cas de besoin réel.
La recherche montre également que le matériau présente une grande stabilité pour sceller les médicaments. En l’absence de déclencheur, l’antibiotique s’échappe à peine de l’hydrogel et le médicament est libéré de manière concentrée uniquement lorsque la bêta-lactamase atteint des niveaux suffisamment élevés pour perturber la structure. Shukla a déclaré que cette fonctionnalité permet non seulement de contrôler le moment de l'administration du médicament, mais devrait également réduire le besoin de changements de pansements multiples, ce qui facilitera l'utilisation clinique.
Lors d’expériences sur des souris, l’équipe de recherche a appliqué cet hydrogel intelligent sur des plaies de souris présentant des infections par abrasion et a complètement éliminé l’infection bactérienne en une seule application. En comparaison, un pansement antibactérien actuellement largement utilisé en clinique n’est pas aussi performant que le nouveau matériau en termes d’élimination bactérienne et de vitesse de cicatrisation des plaies. Les résultats de l’étude montrent que ce nouveau pansement peut à la fois contrôler plus efficacement les infections locales et aider à restaurer plus rapidement la fonction de barrière cutanée.
La communauté scientifique s'inquiète largement du fait que les infections pharmacorésistantes pourraient être liées à près de 10 millions de décès par an d'ici le milieu du siècle si des mesures ne sont pas prises pour réduire l'usage abusif des antibiotiques. Des études ont estimé que plus d’un million de personnes dans le monde meurent chaque année d’infections résistantes aux antibiotiques. Dans ce contexte, l'hydrogel intelligent « réponse à la demande » proposé dans cette étude fournit une nouvelle voie technique pour équilibrer les effets thérapeutiques et la prévention et le contrôle de la résistance aux médicaments.
Les auteurs de l'article ont écrit dans le résumé que cet hydrogel intelligent, sensible aux enzymes bactériennes, peut libérer rapidement des antibiotiques lorsque des bactéries pathogènes produisant de la bêta-lactamase sont détectées, réalisant ainsi une « désinfection à la demande » des infections tout en minimisant l'exposition des micro-organismes et des tissus sains dans des états non infectieux aux antibiotiques. Actuellement, l'équipe de recherche a déposé une demande de brevet pour ce matériau et continue d'optimiser la technologie et de promouvoir son développement en vue d'applications cliniques et de commercialisation futures.
Ce résultat de recherche, intitulé « Hydrogels bactériens sensibles aux enzymes pour l’administration déclenchée d’antibiotiques sur les plaies infectées », a été publié dans la revue Science Advances en mars 2026. La recherche a été financée par la Fondation de recherche médicale Dr Ralph et Marian Falk.