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A Graftable Quaternary Ammonium Biocidal Polymer Reduces Biofilm Formation and Ensures Biocompatibility of Medical Devices

Authors :
Charles Court
Anne-Claude Crémieux
Chahrazad Cherifi
Martine Cohen-Solal
Narjes Hafsia
Claire Valotteau
Vincent Humblot
Azzam Saleh-Mghir
Houssam Bouloussa
Infection et inflammation (2I)
Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
AP-HP Hôpital Bicêtre (Le Kremlin-Bicêtre)
Laboratoire de Réactivité de Surface (LRS)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Biologie de l'Os et du Cartilage : Régulations et Ciblages Thérapeutiques (BIOSCAR (UMR_S_1132 / U1132))
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Paris (UP)
Groupe Hospitalier Saint Louis - Lariboisière - Fernand Widal [Paris]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)
Service de maladies infectieuses et tropicales [Saint-Louis]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Groupe Hospitalier Saint Louis - Lariboisière - Fernand Widal [Paris]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Université de Paris (UP)
Franche-Comté Électronique Mécanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR 6174) (FEMTO-ST)
Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Université de Franche-Comté (UFC)
Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Gestionnaire, HAL Sorbonne Université 5
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité)
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Université Paris Cité (UPCité)
Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC)
Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)
Source :
Advanced Materials Interfaces, Advanced Materials Interfaces, Wiley, 2021, pp.2001516. ⟨10.1002/admi.202001516⟩, Advanced Materials Interfaces, 2021, pp.2001516. ⟨10.1002/admi.202001516⟩
Publication Year :
2021
Publisher :
HAL CCSD, 2021.

Abstract

International audience; A quaternized polyvinylpyridine (Q‐PVP) polymer methanolic solution synthesized in a single step is used to covalently graft titanium surfaces. Q‐PVP is quaternized with varying N+/N ratios. 1 cm2 pure titanium plates are polished and activated. Treated samples are grafted by spin coating or dip‐coating (grafting‐to method). Surfaces are characterized by X‐ray photoelectron spectroscopy, polarization modulation reflection absorption IR spectroscopy, atomic force microscopy, scanning electron microscopy, and surface charge density calculation. Polymer leaching is assessed at 7 days. Biocompatibility is assessed on MC3T3 and L929 cells (MTT‐assay) and SEM. In vitro antibacterial activity is assessed on methicillin‐resistant Staphylococcus aureus (MRSA) at 1 and 24 h (37 °C in brain heart infusion) and at 7 days in a biofilm model. Polymers exceeding 31.3 ± 0.7% quaternization led to bactericidal surfaces. Bactericidal activity increased with surface cationic density. Surface cationic density and biocompatibility are inversely correlated. Polymers with 44.6 ± 1.2% quaternization are antibacterial and biocompatible. High‐density Q‐PVP inhibited MRSA biofilm formation. Q‐PVP is a promising candidate for antibacterial surface modification. Further in vivo studies are required.

Details

Language :
English
ISSN :
21967350
Database :
OpenAIRE
Journal :
Advanced Materials Interfaces, Advanced Materials Interfaces, Wiley, 2021, pp.2001516. ⟨10.1002/admi.202001516⟩, Advanced Materials Interfaces, 2021, pp.2001516. ⟨10.1002/admi.202001516⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....78ff156920cd6a5ab28461f157f1fb6f
Full Text :
https://doi.org/10.1002/admi.202001516⟩