S’attaquer aux problèmes mondiaux avec la technologie
Selon l’OMS, 37,9 millions de personnes vivaient avec le VIH dans le monde, à la fin de 2018, et 8,1 millions d’entre elles ne savaient pas qu’elles étaient atteintes de la maladie.
En 2017, le nombre d’enfants et d’adolescents vivant avec le VIH a atteint 3 millions, avec 430 000 nouveaux cas d’infection et 130 000 décès dus au sida cette année-là, selon l’UNICEF.
En 2018, 26.000 nouvelles infections par le VIH chez les enfants de 0 à 14 ans, ont été causées par l’arrêt du traitement pendant la grossesse et en raison de l’allaitement (ONUSIDA).
L’une de ces technologies qui promet d’être une contre-mesure efficace dans la lutte contre les bactéries et les virus vient de la nanotechnologie du cuivre.
Copper3D se spécialise dans la fabrication additive à base de nano-cuivre dans l’industrie de l’impression 3D, « exploite » les matériaux les plus utilisés par l’industrie (PLA, TPU, PETg entre autres) en ajoutant des propriétés antimicrobiennes à ces polymères et des objets imprimés en 3D.
« Comprendre le problème mondial qui se cache derrière les statistiques sur le VIH et analyser le rôle que nos matériaux antimicrobiens pourraient avoir pour contenir la transmission du virus VIH nous a fait penser que nous pourrions développer une sorte de dispositif qui agirait comme une interface entre la mère et l’enfant pour prévenir la propagation de ce virus par l’allaitement maternel, – qui est l’une des principales voies d’infection– » mentionne le Dr Claudio Soto, directeur médical de Copper3D.
C’est dans cet esprit que l’équipe de Copper3D, dont les fondateurs sont Andrés Acuña (PDG), Daniel Martínez (Directeur de l’innovation) et Claudio Soto (Directeur médical directeur), se sont mis au travail sur un projet qu’ils ont appelé : Système d’inactivation virale pour un bouclier de lait maternel qui consistait à prévenir la transmission du VIH de la mère à l’enfant. Celui-ci a donné lieu à une demande de brevet qui a été déposée en mars 2019.
Le docteur Claudio Soto s’exprime à ce sujet : « L’idée initiale est basée sur certaines études qui établissent que la FA et les filtres à base de cuivre peuvent inactiver le virus VIH dans une solution de lait maternel, en agissant spécifiquement contre la protéase (essentielle pour la réplication virale) où les ions de cuivre se dégradent de manière non spécifique (…). Néanmoins, plusieurs questions telles que les niveaux de toxicité, la dégradation nutritionnelle du lait, le temps pour l’inactivation des virus, ou la taille/la forme optimale de ces filtres restent non résolus ».
Avec ces informations mais de nombreux doutes à résoudre, ils ont commencé à travailler sur un ou deux axes de recherche : Premièrement, tester l’efficacité de l’inactivation virale des matériaux Copper3D PLACTIVE™ avec des échantillons de lait maternel infecté par le VIH.
Ensuite, pour concevoir un objet qui agisse comme une interface mère-enfant et optimiser l’inactivation virale du VIH dans le lait maternel contaminé.
Le processus de laboratoire : PLACTIVE v/s virus VIH
L’équipe Copper3D a commandé une étude en laboratoire qui visait à valider la capacité d’inactivation virale du VIH du matériau PLACTIVE™. Cette étude a respecté toutes les exigences et protocoles du comité d’éthique n° 31 du 14 août, 2019, au laboratoire de virologie de l’hôpital clinique de l’université du Chili.
Il s’agissait d’une étude de validation du concept, utilisant un protocole de test à échantillons fractionnés 3 avec un simple groupe de contrôle aveugle, randomisé et positif/négatif. Vingt sous-échantillons du VIH-1 (sous-type B, cultivé à partir du clone infectieux NL4-3, avec le corécepteur CXCR4) ont été traités.
Les sous-échantillons ont été randomisés en groupes A, B et contrôlés. Les échantillons A et B étaient aléatoirement dans une boîte imprimée en 3D verte ou bleue avec une surface de 40 cm2 (avec et sans l’additif nano-cuivre respectivement – Des échantillons ont été exposés pendant 15, 60, 120 et 900 secondes à l’appareil. Tous les échantillons ont été mis en culture à l’aide de
Les cellules rapporteuses du Jukat VIH-1 LTR-luciférase (1G5) et les mesures de culture ont été effectuées 24, 48, 72 et 96 heures après le traitement.
Daniel Martínez, directeur de l’innovation de Copper3D, parle du traitement préliminaire : « Les résultats ont montré une réduction de la réplication virale allant jusqu’à 58,6 % par simple exposition à des échantillons aux boîtes imprimées en 3D contenant des nanoparticules de cuivre. Quinze (15) secondes d’exposition étaient suffisantes pour obtenir une telle réduction. Ces données nous permettent de déduire qu’en augmentant la surface de contact d’un facteur 10X, on pourrait obtenir des taux d’inactivation beaucoup plus élevés, très proches de 100 % (log3) et selon des calculs, très probablement en moins de 5 secondes.
Ces résultats sont cohérents avec les temps de réduction hypothétiques proposés par Borkow, et. al. À notre connaissance, il s’agit du premier essai visant à étudier l’inactivation du virus VIH par l’utilisation de ce nouveau type de polymères avec la nanotechnologie du cuivre dans les objets imprimés en 3D.
Ces résultats prometteurs ont conduit l’équipe Copper3D à réfléchir à la conception d’un dispositif qui agit comme une interface mère-enfant avec une surface de contact élargie.
Nous entrons ici dans la deuxième partie de l’étude.
Le dispositif d’inactivation virale
Le concept sous-jacent est ici de s’appuyer sur la capacité antimicrobienne prouvée du nano cuivre de Copper3D pour étudier leur impact sur l’inactivation virale, en l’occurrence le VIH, et comment les différentes conceptions et formes d’appareils imprimés en 3D peuvent exponentiellement augmenter la surface de contact avec le liquide (dans ce cas le lait maternel) et améliorer l’efficacité du matériau grâce au nano-cuivre.
L’idée était d’étendre la surface de contact par un facteur d’environ 10X, en utilisant dans la conception plusieurs couches et des rugosités, imitant ce qui est observé dans le tractus gastro-intestinal.
Daniel Martínez, commente : « Comme tout projet d’innovation, il s’agit d’un processus. Nous avons beaucoup appris en cours de route, et nous continuerons à concevoir, [itérer, tester et valider] des matériaux et dispositifs antimicrobiens à l’avenir. Les résultats préliminaires obtenus lors de la première phase de notre enquête avec l’inactivation virale sur des matériaux nano-composites actifs/antimicrobiens nous donne une grande volonté de poursuivre dans cette voie. Nous espérons dans les mois à venir conclure la deuxième phase de cette étude. À cette fin, nous élaborons un nouveau matériau flexible antimicrobien à base de TPU (MDflexTM), avec le même nano-cuivre PLACTIVETM, pour tester avec de nouvelles itérations de la conception de ce dispositif d’inactivation avec des surfaces de contact élargies qui, selon nous, sera plus efficace.
Ces nouvelles connaissances permettront de développer une toute nouvelle gamme des dispositifs et des applications médicales, avec des capacités incroyables d’interaction avec l’environnement, en éliminant les bactéries et les virus dangereux et en protégeant les patients et utilisateurs dans le monde entier. Cette deuxième et dernière phase de l’étude* sera conclue au deuxième trimestre de 2020 ».
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