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Développement de polymères antimicrobiens Katharina Fromm, la chimiste aux mains d'argent

| Rédacteur: Jean-René Gonthier

>> Les implants médicaux sont propices au développement de bactéries. La chimiste Katharina Fromm, de l'Université de Fribourg, travaille à donner des propriétés antimicrobiennes aux parties métalliques et polymères de ces implants à l'aide de composés argentiques.

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Katharina Fromm, présidente du département de chimie et directrice du Fribourg Center of Nanomaterials FriMat. (Image K. Fromm)
Katharina Fromm, présidente du département de chimie et directrice du Fribourg Center of Nanomaterials FriMat. (Image K. Fromm)

Les solutions qu’elle développe ont également des applications potentielles dans le domaine des pigments ou du packaging alimentaire. Pacemaker, prothèse de la hanche ou encore implant mammaire, le corps humain est susceptible d'accueillir un grand nombre d'implants (fig.1). Ne bénéficiant pas de la protection offerte par le système immunitaire, ces corps étrangers sont une cible de choix pour toutes sortes de bactéries. Elles peuvent y causer des inflammations et des infections. Si les bactéries parviennent à développer un film microbien, il ne reste plus qu’à enlever l’implant et à le remplacer. Une opération qui entraîne bien évidemment des coûts d’ordre médicaux, mais aussi en termes d'absentéisme, sans oublier la souffrance du patient.

Des métaux aux polymères

Afin d'éviter la colonisation des implants par des bactéries, Katharina Fromm, professeure au département de chimie de l'Université de Fribourg (membre du Réseau plasturgie), s'est intéressée à intégrer des composés d’argent - aux propriétés antimicrobiennes reconnues - aux implants. Elle a tout d'abord travaillé sur les métaux que l’on trouve notamment dans des prothèses de la hanche ou du genou (fig.2). Les résultats encourageants qu’elle a obtenus lors de tests de biocompatibilité et d’expériences in vivo ont poussé la chimiste à s'intéresser également aux parties polymères des implants.

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Deux stratégies

Katharina Fromm et son équipe travaillent suivant deux stratégies. La première consiste à disperser les composés d'argent dans la masse de polymère sous forme de nanoparticules. La principale difficulté que rencontre cette approche est d’obtenir une distribution homogène des nanoparticules. Ces dernières ont en effet naturellement tendance à s'agréger. Un autre écueil, non moins important, consiste en une éventuelle modification des propriétés mécaniques du matériau composite ainsi obtenu. Dans l'optique d'une application industrielle, il convient de prendre en compte ces problèmes non seulement lors de la production de la matière première, mais également lors du processus d’injection ou d’extrusion.

La deuxième approche consiste à fonctionnaliser la surface du polymère. Le principal problème est que certains polymères utilisés dans le domaine des implants - comme le polyéthylène - sont très difficiles à fonctionnaliser. Tout l’art du chimiste consiste donc à trouver le meilleur accord entre composé d’argent, ligand et polymère. Une solution alternative consiste aussi à traiter la surface du polymère à l’aide d'un plasma. L’oxydation qui en résulte facilite la fonctionnalisation, mais a malheureusement tendance à fragiliser le polymère. Les résultats déjà obtenus par Katharina Fromm montrent que les «briques» de polymère peuvent capter l'argent. Reste maintenant à démontrer que le polymère en tant que tel en est également capable.

Quelle que soit l’approche suivie, un autre défi important est de contrôler le relargage des composés ou des nanoparticules d'argent aux alentours de l'implant. La solution la plus élégante aux yeux de Katharina Fromm consisterait à développer des matériaux intelligents dont les composés antimicrobiens seraient relâchés uniquement en présence de bactéries.

Palette d’applications

Outre les implants, Katharina Fromm aperçoit des applications à ses travaux dans d'autres domaines médicaux, tels que les cathéters, ou encore dans le domaine de l'emballage (film alimentaire et emballage antimicrobien). De plus, le travail sur les nanoparticules pourrait aussi être le prélude au développement d’un nouveau type de pigments.

Bien qu'elle se définisse avant tout comme une chercheuse fondamentale, Katharina Fromm est convaincue qu'il est indispensable de connaître les besoins de l'industrie, afin de suivre des pistes qui ont une chance de sortir des laboratoires. Si elle ne se voit pas comme une future entrepreneuse, elle invite les industriels à lui faire part de leurs besoins, persuadée qu’il suffit parfois de peu pour passer d'une problématique scientifiques à un besoin industriel. A cet égard, elle ne peut que saluer la politique de transfert technologique mise en place dans le canton de Fribourg. <<

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