Pansements Intelligents au Mycélium avec Capteurs de pH Intégrés

Résumé de Recherche

Cette recherche porte sur un nouveau type de pansement qui combine le mycélium (un matériau antimicrobien naturel) avec des capteurs de pH, permettant la détection des infections en temps réel sans nécessiter de retrait. Il est entièrement biodégradable et serait beaucoup moins cher que les pansements existants. Cette étude implique la culture du mycélium, l'intégration d'indicateurs de pH naturels, et les tests des prototypes pour la résistance, la sécurité et la réactivité. Soumise à la fois à la conférence CYM Ottawa Connecting Young Minds et à la revue URNCST, ce travail vise à trouver une alternative durable, abordable et supérieure aux technologies actuelles liées aux plaies.

Introduction

Les infections de plaies représentent un problème de santé publique majeur et mondial, affectant des millions de patients annuellement et imposant des charges économiques inutiles. Les méthodes de détection actuelles nécessitent typiquement le retrait du pansement, ce qui peut perturber le processus de guérison et augmenter le risque d'infection. Bien que les pansements à base de mycélium et les capteurs de pH existent en tant que deux technologies séparées, ils demeurent coûteux et contribuent aux déchets médicaux à travers des matériaux non biodégradables.

Notre approche consiste en l'intégration de ces technologies, répondant au besoin de solutions de surveillance des infections abordables et durables qui peuvent améliorer la gestion des soins de plaies.

Hypothèse de Recherche

Nous émettons l'hypothèse que l'intégration d'indicateurs naturels sensibles au pH avec des pansements de mycélium Pleurotus ostreatus (souvent appelé pleurote en huître) créera le premier pansement intelligent biodégradable qui permet la détection d'infections en temps réel à un coût considérablement réduit, tout en éliminant les déchets médicaux grâce à sa biodégradabilité.

Méthodologie et Approche Scientifique

Culture du Mycélium

Le mycélium sera cultivé sur des substrats optimisés comprenant l'agar dextrose pomme de terre et des déchets de coton dans des conditions environnementales soigneusement contrôlées :

• Température : 25°C (optimale pour la croissance de Pleurotus ostreatus)
• Humidité : 85-95% (maintenant l'humidité optimale sans contamination)
• Environnement Stérile : Hotte à flux laminaire avec filtration HEPA

Évaluation des Souches

Trois souches distinctes seront évaluées systématiquement selon plusieurs paramètres :

• Analyse du Taux de Croissance : Mesures quotidiennes de l'expansion du mycélium
• Propriétés Mécaniques : Tests de résistance à la traction et de flexibilité
• Activité Antimicrobienne : Essais d'inhibition de zone contre E. coli et S. aureus

Intégration des Capteurs de pH

Les indicateurs naturels de pH seront dérivés d'extraits d'anthocyanes obtenus à partir de chou rouge grâce à des protocoles d'extraction standardisés. Ces indicateurs seront :

• Microencapsulés : Dans des microsphères d'alginate (diamètre 50-100 μm)
• Intégrés : Durant la croissance du mycélium à des densités variables (10-30% p/p)
• Optimisés : Pour une réactivité et une stabilité maximales

Spécifications du Prototype

Les prototypes de pansements (5×5 cm) seront conçus pour répondre à des critères de performance spécifiques :

• Résistance Mécanique : >0,5 MPa de résistance à la traction
• Porosité : ~70% pour un drainage optimal de la plaie et une oxygénation
• Biocompatibilité : >80% de viabilité cellulaire selon les normes ISO 10993-5

Protocoles de Test et de Validation

Des tests complets valideront à la fois la sécurité et l'efficacité :

• Évaluation de la Biocompatibilité : Essais de viabilité MTT sur des fibroblastes humains
• Réactivité au pH : Tests avec des exsudats de plaie simulés (pH 5,5-8,5)
• Analyse Colorimétrique : Documentation par photographie numérique et spectrophotométrie
• Corrélation d'Infection : Cartographie des changements de couleur aux indicateurs d'infection

Résultats Attendus

Nous prévoyons atteindre plusieurs jalons clés qui valideront notre hypothèse :

• Culture Réussie du Mycélium : Croissance robuste avec activité antimicrobienne mesurable
• Intégration Transparente des Capteurs : Indicateurs de pH intégrés sans perturber la croissance du mycélium
• Biocompatibilité Confirmée : Respectant ou dépassant les normes ISO pour dispositifs médicaux
• Changements de Couleur Réactifs : Transitions visibles corrélant avec les changements de pH indicatifs d'infection
• Rentabilité : Coûts de production considérablement inférieurs aux 50 USD des pansements intelligents existants

Innovation et Impact

Cette recherche aborde au moins trois défis distincts dans les soins de santé modernes :

Durabilité Environnementale

Notre solution à base de mycélium peut atteindre une décomposition naturelle, contrairement aux pansements intelligents conventionnels qui contribuent aux déchets médicaux, lui permettant d'être complètement biodégradable. Cela réduit l'empreinte écologique de l'industrie des soins de santé.

Accessibilité Économique

En ciblant un coût de production considérablement inférieur à 50 USD par unité, cette technologie pourrait permettre un accès sans restriction à la surveillance avancée des plaies, bénéficiant particulièrement aux populations mal desservies et aux environnements de soins de santé avec des ressources limitées.

Avantages Cliniques

La détection d'infections en temps réel sans retrait du pansement pourrait considérablement améliorer les résultats pour les patients en :

• Permettant une intervention et un traitement plus précoces
• Réduisant la perturbation de la guérison causée par des changements de pansement inutiles
• Minimisant l'exposition des prestataires de soins aux plaies infectées
• Fournissant des capacités de surveillance continue

Conclusion

Cette proposition de recherche démontrera l'intégration réussie de biomatériaux de mycélium avec des capteurs de pH intégrés, offrant une alternative (1) durable, (2) rentable aux technologies de pansements intelligents existantes.

Orientations Futures

Suite à la validation réussie de la proposition de recherche et de la preuve de concept, plusieurs pistes de recherche seront poursuivies :

• Optimisation de la Sensibilité des Capteurs : Réglage fin des plages de réponse au pH pour une spécificité améliorée
• Validation sur Modèles Animaux : Tests in vivo pour confirmer la sécurité et l'efficacité
• Études de Cinétique de Dégradation : Caractérisation des délais de biodégradation et des sous-produits
• Intégration de Composés Bioactifs : Exploration d'améliorations thérapeutiques pour une guérison accélérée
• Préparation d'Essais Cliniques : Développement de protocoles pour les tests humains et l'approbation réglementaire

Contexte de Recherche et Compétition

Cette recherche a été développée pour soumission à deux plateformes, ou plus précisément, une plateforme qui offre l'opportunité, si sélectionnée, de publier dans l'autre.

Conférence CYM Ottawa

La conférence Connecting Young Minds (CYM) Ottawa, hébergée par cymottawa.com, représente une plateforme pour les jeunes chercheurs d'Ottawa, au Canada, pour présenter des solutions innovantes aux défis mondiaux. Pour la compétition 2025, j'ai soumis un résumé anonyme et une soumission à la revue URNCST.

Les gagnants seront sélectionnés début septembre pour une présentation de 5 minutes à la conférence le 20 septembre 2025 à Ottawa. Cette plateforme offre l'opportunité de partager une recherche révolutionnaire avec à la fois de jeunes chercheurs et des chercheurs établis. De plus, les meilleurs concurrents ont l'opportunité d'être publiés dans la revue URNCST.

Revue URNCST

Simultanément, j'ai soumis un résumé signé à la revue Undergraduate Research in Natural and Clinical Science and Technology (URNCST). Cette soumission inclut mon nom en tant qu'auteur et suit un calendrier similaire, avec une publication potentielle si sélectionnée.