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Interactions entre nanoparticules et cellules vivantes : le rôle du coating et de l’état d’agrégation

MSC : Malak Safi, Jérémie Courtois, Minhao Yan, Michel Seigneuret, Hélène Conjeaud, Jean-François Berret


Depuis quelques années, les nanoparticules inorganiques sont devenues les constituants fondamentaux du développement des nanotechnologies. Ces nanoparticules sont des colloïdes de taille nanométrique caractérisée par des structures cristallographiques bien définies. Grâce à cette structure, ces nanoparticules possèdent des propriétés électroniques, magnétiques ou optiques remarquables permettant leur utilisation en science des matériaux et en biomédecine. Cependant, les applications des nanoparticules inorganiques exigent que ces dernières restent stables dans des solutions contenant de très fortes concentrations de sel ou de protéines, comme dans les milieux de culture cellulaire. Dans notre travail, nous dévelopons des protocoles simples et robustes pour l’enrobage (“coating”) des nanoparticules de taille inférieure à 10 nm, et nous évaluons la stabilité colloïdale des dispersions dans différents milieux. Des ligands, des oligomères et des polymères sont utilisés comme coating, ces espèces organiques formant une fine couche nanométrique autour des particules. Les tests de stabilité menés dans les milieux de forces ioniques élevées, riches en protéines et de culture cellulaire montrent que seuls les polymères neutres et anioniques préservent la stabilité de la dispersion à long terme, c’est-à-dire sur plusieurs mois. Cette stabilité s’explique par la forte résilience des chaînes sur la surface des particules, et par les répulsions stériques et électrostatiques entre particules induites par la couche d’enrobage. Nous évaluons ensuite la cytotoxicité des nanoparticules de 10 nm enrobées et non enrobées et leur internalisation par les cellules vivantes telles que les fibroblastes de souris et les cellules lymphoblastoïdes humaines. Les tests de toxicité et de prolifération cellulaire montrent que les nanoparticules de d’oxyde de cérium et de fer sont généralement biocompatibles, même à très fortes doses. Toutefois, nous avons établi une corrélation entre la stabilité des nanoparticules dans le milieu de culture cellulaire et leur internalisation et/ou adsorption par les cellules vivantes. Dans le futur, nous etudierons en détail les mécanismes de l’internalisation des nanoparticules en fonction de leur type de coating et de leur état d’agrégation dans le milieu.


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