Les biofilms synthétiques agissent comme la vraie chose
Une plateforme d’impression 3D développe des matériaux à base de bactéries pour développer des médicaments pour combattre les infections qu’elles peuvent provoquer.
Des chercheurs a développé une nouvelle technique d’impression 3D pour faciliter le développement synthétique de biofilms à base de bactéries afin qu’ils puissent être mieux observés non seulement pour faciliter leur utilisation bénéfique mais aussi pour développer des médicaments pour lutter contre les infections que ces films peuvent provoquer.
Une équipe dirigée par Anne Meyer, professeur agrégé de biologie à l’Université de Rochester, avec des collaborateurs de l’Université de technologie de Delft aux Pays-Bas, a créé une approche de bioimpression 3D à buse unique pour l’ingénierie synthétique et l’étude de biofilms constitués de Escherichia coli (E. coli) bactéries qui agissent comme des biofilms qui se produisent naturellement.
Les biofilms sont des communautés tridimensionnelles de micro-organismes, telles que les bactéries utilisées dans l’étude, qui adhèrent aux surfaces. Ils ont des utilisations bénéfiques, comme une application dans le traitement des eaux usées pour dégrader les produits chimiques toxiques et les polluants environnementaux. Cependant, ils peuvent également provoquer des infections chez l’homme lorsqu’ils sont présents sur des surfaces de matériaux et d’objets, tels que des dispositifs médicaux.
Les recherches de l’équipe permettront aux scientifiques d’étudier les biofilms naturels d’une manière sans précédent afin qu’ils puissent trouver des solutions à certains des défis qu’ils posent, a déclaré Meyer à propos des travaux.
« [Our research] montre que nos biofilms modifiés peuvent se comporter comme des biofilms natifs à bien des égards, y compris en affichant une résistance émergente aux médicaments, ce qui en fait de bons systèmes modèles pour le développement de médicaments anti-biofilm », a-t-elle déclaré dans un communiqué de presse.
Démonstration des propriétés naturelles
Plus précisément, l’équipe a développé une technique basée sur l’impression 3D pour étudier les comportements de résistance émergents de Escherichia coli biofilms en fonction de leur architecture, ils ont rendu compte dans un article de leurs travaux publié dans la revue ACS Biologie synthétique. Leurs résultats les ont à la fois informés de la dynamique structurelle au sein des biofilms ainsi que de la façon dont ils se comporteront contre d’autres matériaux.
L’équipe a travaillé avec de la cellulose et du curli, les principaux composants de la matrice extracellulaire dans E. coli biofilms, ont-ils écrit dans un résumé pour l’article. Ce qu’ils ont démontré, c’est que les biofilms imprimés en 3D exprimant soit des curli seuls, soit à la fois des curli et de la cellulose dans leurs matrices extracellulaires, présentent une plus grande résistance à l’exposition aux désinfectants que les impressions 3D exprimant soit de la cellulose seule, soit aucun composant de matrice de biofilm, selon le résumé.
Les biofilms imprimés en 3D exprimant la cellulose et/ou les curli présentent également des zones anaérobies plus épaisses que les non-biofilms. E. coli Impressions 3D, ont rapporté des chercheurs. « Ainsi, la composition de la matrice joue un rôle crucial dans la structuration spatiale émergente et l’endurance biologique des biofilms imprimés en 3D », ont-ils écrit.
Cette découverte contraste avec la distribution spatiale initiale de la densité bactérienne ou des cellules productrices de curli, qui n’a pas d’effet sur les phénotypes de résistance au biofilm.
« De plus, ces biofilms imprimés en 3D pourraient être fixés de manière réversible à différentes surfaces (cellulose bactérienne, verre et polystyrène) et afficher une résistance aux distorsions physiques en conservant leur forme et leur structure », ont écrit les chercheurs.
L’étudiant diplômé Ram Gona a conçu une bio-imprimante 3D qui crée des biofilms à l’aide d’une technique développée par Anne Meyer, professeur de biologie à l’Université de Rochester, et ses collaborateurs à l’Université de technologie de Delft aux Pays-Bas.
L’étudiant diplômé Ram Gona a conçu une bio-imprimante 3D qui crée des biofilms à l’aide d’une technique développée par Anne Meyer, professeur de biologie à l’Université de Rochester, et ses collaborateurs à l’Université de technologie de Delft aux Pays-Bas.
La robustesse physique des biofilms démontrée dans les travaux met en évidence leur potentiel dans des applications telles que la bioremédiation, les revêtements protecteurs contre les agents pathogènes sur les dispositifs médicaux ou le traitement des eaux usées, entre autres.
« Cette nouvelle compréhension du comportement émergent des biofilms bactériens pourrait aider au développement de nouveaux matériaux vivants modifiés en utilisant des approches de biologie synthétique et de science des matériaux », ont rapporté les chercheurs.
