Stérilisation des systèmes de délivrance de phages à base de polymères biodégradables

Dans le contexte de la résistance bactérienne aux antibiotiques et de la prise de conscience accrue de l'importance du microbiote humain, on assiste à un regain d'intérêt pour l'utilisation potentielle d'une classe de virus appelée bactériophage qui lyse une gamme spécifique de bactéries et qui est non sujette à la résistance bactérienne. Cependant, vu la stabilité limitée des phages dans le corps humain, plusieurs formulations ont été développées afin de surmonter ce problème. Des phages ont été intégrés dans des systèmes polymériques afin d'assurer leur libération contrôlée au site d'infection. Néanmoins, pour le traitement des infections bactériennes aux sites chirurgicaux ou blessures, la stérilisation de cette classe de biomatériaux est primordiale. Cependant la stérilisation des systèmes polymériques à base des bactériophages reste un défi à cause de la sensibilité des phages aux méthodes de stérilisation conventionnelles (chaleur, rayonnements et agents chimiques) ainsi que leurs effets négatifs sur les polymères. C'est pourquoi on a évalué dans ce projet trois méthodes de stérilisation : le dioxyde de carbone supercritique (SC-CO2), les rayons gamma et l'ultraviolet (UV), afin de vérifier la méthode de stérilisation la plus appropriée pour les phages intégrés dans des patchs de PEAU, qui stérilise efficacement les patchs sans altérer l'activité des phages. Nos résultats ont montré que toutes les méthodes choisies ont bien stérilisé les formulations. Le SC-CO2 s'est avéré la méthode de stérilisation la plus appropriée pour les patchs, car les phages étaient actifs et stables pendant 18 mois de stockage à 4 °C et aucun changement significatif n'a été observé dans la cinétique de relargage des phages intégrés dans les patchs. Tandis que, les patchs stockés à 26 °C étaient instables et une réduction jusqu'à 2.19 log10 a été notée dans le titre des phages avec un changement dans le profil de libération, en raison de la forte humidité relative et la température élevée pendant le stockage. Cependant les rayons gamma et l'ultraviolet étaient compromettants pour les phages et ils ont causé des réductions significatives dans le titre des phages, ce qui est non acceptable en termes de dosage des formulations des phages.

Abstract

In the context of bacterial resistance to antibiotics and increased awareness of the importance of the human microbiota, there is renewed interest in the potential use of a class of viruses called bacteriophages that lyse a specific range of bacteria and are not susceptible to bacterial resistance. However, given the limited stability of phages in the human body, several formulations have been developed to overcome this problem. Phages have been integrated into polymeric systems to ensure their sustained release into the infection site. Nevertheless, for the treatment of bacterial infections at surgical sites or wounds, sterilization of this class of biomaterials is essential. However, the sterilization of polymeric systems based on bacteriophages remains a challenge due to the sensitivity of phages to conventional sterilization methods (heat, radiation and chemical agents) and their negative effects on polymers. For this reason, three sterilization methods were evaluated in this project: supercritical carbon dioxide (SC-CO2), gamma rays and ultraviolet light (UV), in order to verify the most appropriate sterilization method for patches loaded with phages, which effectively sterilizes the patches without modifying the activity of the phages. Our results showed that all the methods used in our study have sterilized the formulations. SC-CO2 was the most appropriate sterilization method for patches, as the phages were active and stable for 18 months of storage at 4°C and no significant changes were obtained in the release kinetics of the phages embedded in the patches. Although patches stored at 26°C were unstable and a reduction of up to 2.19 log10 was noted in the phage titer with a change in the release profile due to high relative humidity and temperature during storage. However, gamma and ultraviolet rays have been compromising for phages and have caused significant reductions in phage titer, which is not acceptable in terms of the dosage of phage formulations.