Les NPs ont été fortement utilisées et étudiées lors de la dernière décennie [78]. Les NPs d’Ag ou d’Au sont résistants à la corrosion et à l’oxydation [7,82]. L’effet antibactérien des NPs dépend principalement de 3 paramètres : leur forme, leur taille et la structure morphologique de la matrice dans laquelle elles sont insérées. L’utilisation des NPs est justifiée par le rapport surface/volume élevé, ce qui permet une meilleure interaction avec les bactéries. Les nanoparticules les plus utilisées dans le domaine microbien sont les NPs d’argent. Raza et al. en 2016 [4] ont conclu que les NPs d’argent de forme sphérique et de faible taille (15 à 50 nm) présentent la propriété antibactérienne la plus importante. Le faible coût de fabrication ainsi que la propriété antibactérienne permettent à ces NPs d’être utilisées dans différents biens de consommation tels que le plastique, les savons, les pâtes, les métaux et textiles pour leurs propriétés antimicrobiennes. Dans ce paragraphe, nous donnerons des exemples de matrices contenant des NPs d’Ag testés sur des bactéries de Gram- et Gram+ pathogènes pour des applications dans le domaine médical. Les NPs peuvent être intégrées dans différentes matrices biocompatibles telles que la cellulose, l’alginate ou même le chitosan. Elles ont été testées sur des souches pathogènes (E.coli et S.aureus) en mesurant le diamètre de la zone d’inhibition [5–7].
Kumar et al. [5] ont élaboré des nanocomposites d’hydrogel à base d’alginate de sodium et de polyalcool vinylique PVAl incluant des NPs d’argent réduites par une solution d’extrait de Ficus
benghalensis (FB) et de diméthylsulfoxyde (DMSO). Ces nanocomposites d’hydrogels élaborés,
notés Film, ont été fabriqués en pulvérisant la solution polymérique et le CaCl2 simultanément sur une plaque de verre dans le but d’avoir des revêtements pour couvrir des plaies. Ces matériaux ont été testés sur les souches pathogènes E.coli (ATCCC-723) et S.aureus (MTCC-3160). Les résultats antibactériens obtenus sont présentés dans la Figure I.13. A 24h d’incubation, la zone d’inhibition
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des films est bien visible (Figrue I.13(E) et (F)). Le relargage des NPs d’Ag produit une zone d’inhibition qui augmente en fonction des temps d’incubation 2, 6 et 12h (Figrue I.13(G) et (H)). Ils en concluent que les NPs d’argent sont plus efficaces sur S.aureus que sur E.coli. L’activité antibactérienne observée a été attribuée au fait que les NPs d’Ag peuvent interagir avec des protéines contenant du soufre situées dans la membrane cellulaire ou à l’intérieur de la cellule. Les NPs pourront ensuite attaquer d’avantage la chaîne respiratoire entraînant la mort cellulaire lors de la division cellulaire. Il faut tenir compte que l’activité antibactérienne des NPs d’Ag est dépendante de leur concentration dans la matrice.
Figure I.12 Figures (E et F) présentent les zones d'inhibition contre E.coli et S.aureus pour (C) la solution d’extrait FB + DMSO,
(E) la solution de DMSO en tant que contrôle négatif, NPs d’Ag et les films SHD à 24h d’incubation. Les photos (G et H) présentent les zones d’inhibition des NPs d’Ag relargués des SHD après 2, 6, 12 et 24h respectivement [5]
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Ali et al. en 2017 [7] ont élaboré des matériaux antibactériens à base de NPs d’Ag insérées dans une matrice de cellulose. Ces matériaux ont été testés sur les souches de bactéries S.aureus et
E.coli par deux méthodes : la première consistant à mesurer la zone d’inhibition et la seconde en
comptant le nombre de colonies par mL en fonction du temps (méthode quantitative effectuée sur
S.aureus seulement). Les résultats obtenus, présentés sur la Figure I.14, ont montré que pour des
quantités de NPs d’Ag aussi élevées que 5 et 10 mg, la concentration bactérienne obtenue au bout de 150 min est devenue nulle avec un effet antibactérien plus rapide pour ceux contenant 10 mg. Donc, l’effet antibactériens de ces matériaux est directement lié à la concentration des NPs d’Ag. De même, les auteurs de cette étude montrent que la sensibilité est différente pour les souches de Gram- et des souches de Gram+ [7].
Figure I.13 Effet antibactérien des NPs d'Ag + cellulose pour différentes quantités de NPs au bout de 2h30 pour S.aureus [7]
Torabfam et al. en 2016 [6] ont intégré les NPs d’Ag dans une solution de chitosan. Le chitosan est souvent utilisé pour ses propriétés antimicrobiennes à cause des groupes hydrophobiques présents dans sa chaîne moléculaire [80]. Ils ont pu démontrer l’activité antibactérienne de ses matériaux sur E.coli (Figure I.14(a)) et S.aureus (Figure I.14(b)) par la méthode de zone d’inhibition. De plus, ces matériaux ont été testés sur A.flavus (souche de champignon). Ses matériaux ont présenté une activité antifongique importante due au chitosan et une activité antibactérienne due aux NPs d’Ag.
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Figure I.14 Zones d'inhibition crées pour S.aureus et E.coli incubés à 37!C pendant 24h pour (1) solution de chitosan contenant des NPs d'Ag, (2) solution de chitosan et (3) eau distillée [6]
Les NPs d’Ag ne sont pas les seules NPs à avoir été testées. Récemment, des nanoparticules d’oxyde de zinc ont été étudiées par Cordéro et al. [8]. Ces derniers, notés n- ZnO par ces auteurs, ont été intégrées dans une matrice formée d’alginate et de bioactive glass (en tant que composé inorganique) par dépôt sur acier par la méthode d’électrophorèse [8]. Le recouvrement est obtenu par l’application d’une différence de potentiel entre deux électrodes plongées dans une solution polymérique. Les matériaux élaborés ont été testés sur E.coli en mesurant la zone d’inhibition [8]. Les résultats obtenus sont présentés sur la Figure I.15. Nous observons sur la Figure I.15(a) et (b) que nous n’avons pas de réduction évidente des colonies bactériennes en présence de l’inox ou même de l’alginate avec le BioGlass même après 4h. Par contre, sur la Figure I.15(c), les colonies bactériennes ont clairement disparu au bout d’1h ce qui indique l’effet antibactérien des particules n-ZnO. Finalement sur la Figure I.15(d), les colonies bactériennes ne disparaissent pas complètement mais sont significativement réduites après 3h et encore plus après 4h. Les auteurs expliquent que l’effet antibactérien des n-ZnO n’est pas entièrement compris mais ils proposent deux phénomènes distincts pouvant l’expliquer : la génération de peroxyde d’hydrogène par des espèces actives d’oxygène (AOS) [81] et la liaison des nanoparticules à la cellule par des forces électrostatiques qui détériorent la membrane cellulaire entraînant la mort cellulaire [82].
(b) (a)
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Figure I.15 Résultats antibactériens de différents revêtements contre E.coli (a) Inox, (b) Revêtement de BioGlass/Alginate (1,5
g/L BG), (c) Revêtement de ZnO/Alginate et (d) Revêtement de 25-ZBA. Les zones I, II, III et IV indiquent le nombre d'heures pour lesquelles les tests ont été effectués (1, 2, 3 et 4h respectivement) [8]