Compresses pour plaies à base d'alginate bactérienne

Fig. 1 : Fibres d'alginate-viscose, produites avec de l'alginate bactérien. © Hohenstein Institute / Fig. 1 : Fibres d'alginate-viscose produites à partir d'alginate bactérien. © Hohenstein Institute

Fig. 2 : Pansement (non-tissé/molleton) en fibres d'alginate provenant de sources bactériennes. Les non-tissés d'alginate bactérien absorbent jusqu'à 70 % de liquide en plus que les non-tissés d'alginate marin. © Institut Hohenstein / Fig. 2 : Pansement (non-tissé/molleton) fabriqué à partir de fibres d'alginate dérivées de bactéries. Les matériaux non tissés d'alginate bactérien absorbent jusqu'à 70 % de liquide en plus que les non-tissés d'alginate marin. © Institut Hohenstein

Dans le cadre du projet commun « AlBioTex », des chercheurs de l'Institut Hohenstein, de la B.R.A.I.N AG (« BRAIN AG » ; ISIN DE0005203947 / WKN 520394) et de Kelheim Fibres GmbH ont réussi à finaliser le développement de pansements à partir d'alginate bactérien. L'objectif du projet (numéro de subvention 031A126 dans le programme BMBF BioIndustrie 2021) était de développer un procédé biotechnologique pour la fabrication d'alginate et de le transformer en produits à base de fibres pour pansements. La bactérie du sol Azotobacter vinelandii a été utilisée comme ressource naturelle en alginate. La méthode traditionnelle, coûteuse, d'extraction du biopolymère à partir d'algues brunes peut ainsi être évitée et remplacée par un procédé durable et biotechnologique.

Le consortium de recherche comprenait l'Institut Hohenstein pour l'innovation textile gGmbH de Bönnigheim (William-Küster-Institut für Hygiene, Umwelt und Medizin), l'entreprise d'économie biologique BRAIN AG de Zwingenberg, le leader mondial dans la fabrication de fibres de viscose Kelheim Fibres GmbH, et le fabricant de tissus hautement spécialisés pour la technologie médicale Rökona Textilwerk GmbH de Tübingen. Grâce à la collaboration interdisciplinaire des partenaires de recherche, il a été possible pour la première fois de modéliser l'ensemble du processus de production et de transformation, de la fabrication biotechnologique des alginates bactériens à la production de fibres, jusqu'à la fabrication de surfaces textiles.

L'alginate est un biopolymère (polysaccharide) constitué de monomères liés par des glykosidicules, à savoir l'acide guluronique et l'acide mannuronique. La gamme d'applications industrielles de ce biopolymère est déterminée par la séquence et le rapport de ces deux unités de sucre. Son utilisation dans les matériaux de pansements est particulièrement demandée en raison de sa bonne biocompatibilité, de sa capacité d'absorption de liquides et de ses propriétés favorisant la cicatrisation.

L'alginate traditionnel extrait des algues varie fortement dans sa composition en unités de sucre en raison d'influences environnementales. Son extraction nécessite un traitement complexe pour obtenir un alginate de haute pureté et défini chimiquement, comme celui nécessaire par exemple pour des applications médicales. La production biotechnologique d'alginate offre quant à elle la possibilité de synthétiser des biopolymères aux propriétés définies et d'une qualité constante pour une utilisation dans les dispositifs médicaux.

La culture de la bactérie du sol ainsi que le processus biotechnologique de fabrication et d'isolement des alginates bactériens ont pu être établis, optimisés et standardisés dans le cadre du projet de recherche débuté en 2013. Grâce à l'optimisation ciblée de la biosynthèse de l'alginate par la bactérie, les chercheurs ont réussi à améliorer la composition, ainsi que les propriétés et le rendement de l'alginate. Ils ont ainsi pu produire des alginates sur mesure, particulièrement adaptés à la fabrication de fibres pour une utilisation dans les dispositifs médicaux. Sur une installation pilote, les partenaires de recherche ont pu tordre des fibres d'alginate ainsi que des fibres de viscose d'alginate, puis les transformer dans le cadre du processus établi en matériaux non tissés innovants ou en pansements. Lors des tests d'application des nouveaux pansements, le produit biotechnologique à base d'alginate a convaincu par une capacité d'absorption de liquides nettement supérieure à celle des pansements marins commercialement disponibles. Les pansements bactériens ont absorbé jusqu'à 70 % de plus de liquide que les pansements marins.

« Les résultats obtenus dans le cadre du projet de recherche, couronné de succès, constituent la base pour l’intégration de l’alginate bactérien dans la production industrielle », déclare le Dr Guido Meurer, membre de la direction de BRAIN AG. « Un autre objectif pour l’avenir est désormais de définir d’autres champs d’application pour l’alginate bactérien et ainsi d’ouvrir de nouveaux marchés pour des « alginates spéciaux » sur mesure », ajoute le Dr Daniela Beck de Kelheim Fibres. « La variation et l’optimisation des propriétés matérielles de l’alginate n’étaient jusqu’ici possibles qu’avec beaucoup de difficulté, voire pas du tout. Grâce à l’utilisation de la biotechnologie, rien ne s’oppose désormais à une utilisation différenciée de l’alginate dans le domaine des textiles spécialisés », se réjouit le Prof. Dirk Höfer des Instituts Hohenstein.

Les entreprises industrielles intéressées par les produits à base d’alginate issus de la production biotechnologique sont invitées à participer aux succès de la coopération de recherche. Plusieurs domaines d’application potentiels sont disponibles pour la licence de la technologie.