Électrofilage in situ de mailles fibreuses à base d'iode pour pansements antibactériens avancés

Résumé

Nous démontrons le premier électrofilage in situ portable de solutions de poly(vinylpyrrolidone) (PVP) et poly(vinylbutyral) (PVB) chargées en iode, produisant des mailles fibreuses combinant haute porosité, excellente perméabilité aux gaz et puissante activité antibactérienne. La microscopie électronique à balayage (MEB) confirme des fibres lisses et uniformes dont les diamètres diminuent avec une teneur en iode plus élevée. La spectroscopie par dispersion d'énergie (EDS) et la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) vérifient la présence d'iode sans altérer la chimie du polymère. Les mailles résultantes exhibent de faibles angles de contact (<20°) et une perméabilité à l'air jusqu'à 324 mm s⁻¹, surperformant les pansements conventionnels. Les tests antibactériens contre E. coli et S. aureus montrent des zones d'inhibition claires, avec l'activité la plus élevée dans le PVP dopé à 5 % iode. Importamment, le dispositif portable permet l'application directe sur des lits de plaies irréguliers, offrant une solution de pansement flexible et conviviale pour le patient.

Contexte

Les membranes nanofibreuses électrofilées sont la référence pour les soins des plaies car leur architecture nanométrique mime la matrice extracellulaire, favorisant l'hémostase, l'échange gazeux et la guérison sans cicatrice. Le PVP et le PVB sont prisés pour leur biocompatibilité, solubilité et faible toxicité, les rendant idéaux comme substrats pour pansements. L'iode, et son complexe avec le PVP (PVPI), est utilisé depuis longtemps comme antiseptique à large spectre. Les pansements traditionnels à base de PVPI nécessitent cependant des mailles pré-fabriquées qui peuvent devoir être taillées ou réappliquées, causant potentiellement un traumatisme additionnel. L'électrofilage in situ élimine cette étape en déposant le pansement directement sur la plaie.

Matériaux & Méthodes

• Polymères : PVP (250 kDa, 13 % pds dans éthanol) et PVB (100 kDa, 10 % pds dans alcool éthylique).
• Chargement en iode : 1 %, 2 % et 5 % (pds) iode ou PVPI dissous dans les solutions polymères. Solutions agitées ≥24 h avant utilisation.
• Dispositif : Unité d'électrofilage portable (HHE-1) opérant à 10 kV fixe, diamètre buse 0,1 mm, distance collecteur 8 cm.
• Caractérisation : MEB (Phenom ProX, 10 kV) après métallisation or ; EDS pour cartographie élémentaire ; FTIR (Thermo Nicolet iN10) ; angle de contact via 2 µL fluide biologique simulé (FBS) ; perméabilité air (Textest FX3300, 200 Pa) ; taille pores (PSM 165) ; zones antibactériennes contre E. coli (ATCC 10536) et S. aureus (ATCC 25923).

Résultats & Discussion

Morphologie des fibres

Les images MEB révèlent des fibres lisses, sans défauts. Les fibres PVP dopées iode seul montrent une réduction progressive du diamètre moyen de 1,2 µm (0 %) à 0,6 µm (5 %), attribuée à la conductivité accrue de la solution. En contraste, les fibres PVP dopées PVPI et PVB exhibent une légère augmentation de diamètre avec plus de PVPI due à la viscosité élevée.

Confirmation élémentaire & spectroscopique

Les spectres EDS pour échantillons 5 % iode/PVPI montrent des pics d'iode distincts aux côtés des signaux dominants C et O, confirmant l'incorporation réussie. Les spectres FTIR affichent les bandes caractéristiques PVP/PVB (ex: étirement C=O à ~1720 cm⁻¹) avec décalages négligeables, indiquant que l'iode ou PVPI ne perturbe pas la chaîne polymère.

Mouillabilité

Toutes les mailles sont hautement hydrophiles ; les angles de contact chutent sous 20° avec l'augmentation du contenu iode/PVPI. Les mailles PVB, typiquement hydrophobes, deviennent presque complètement mouillables quand PVPI dépasse 2 %, grâce au complexe iode hydrophile.

Perméabilité à l'air & structure poreuse

La perméabilité à l'air augmente de 59,9 mm s⁻¹ (PVP pur) à 324,3 mm s⁻¹ (5 % iode-PVP). Les échantillons dopés PVPI maintiennent des valeurs au-dessus de 200 mm s⁻¹. Les tailles de pores varient de 1,9 µm à 9,1 µm, correspondant aux dimensions des cellules cutanées et supportant un échange gazeux optimal. Comparées aux pansements commerciaux, les mailles électrofilées exhibent une perméabilité 2–4× supérieure.

Activité antibactérienne

Des zones d'inhibition claires apparaissent uniquement dans les mailles dopées iode/PVPI. L'échantillon 5 % iode-PVP montre les plus grandes zones (~25 mm) contre E. coli et S. aureus, surperformant PVP-PVPI et PVB/PVPI. Cette tendance souligne l'efficacité antibactérienne dose-dépendante des espèces d'iode incorporées.

Application in situ

En utilisant le HHE-1, les mailles peuvent être déposées directement sur une plaie modèle de main, formant un film fin conforme qui adhère par attraction électrostatique. La maille reste flexible, peut être pelée doucement et réappliquée sans équipement additionnel.

Conclusions

La plateforme d'électrofilage in situ portable produit des mailles PVP/PVB chargées en iode combinant fidélité structurale, respirabilité supérieure et action antibactérienne robuste. L'approche élimine le besoin de pansements pré-fabriqués et offre une solution personnalisable, minimalement invasive pour les soins des plaies.