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Carcatérisation physico-chimique des interactions entre nanoparticules et macromolécules biologiques [Physico-chemical investigation of the interaction of nanoparticles with biological macromolecules.]

L'utilisation croissante des nanomatériaux au sein de produits commerciaux mène à une augmentation drastique du niveau d'exposition des êtres humains à ceux-ci. Les nanoparticules sont capables de pénétrer dans le corps humain via différentes voies (inhalation, assimilation gastro-intestinale ou cutanée) et distribuées dans l'organisme. Des études in vitro ont montré que ces nanomatériaux peuvent perturber le bon fonctionnement cellulaire en interagissant avec la membrane, les lysosomes, les mitochondries ou le matériel génétique. Il a été mis en évidence dans la littérature que des nanoparticules polymères dispersées au sein du plasma sanguin se recouvrent d'une couche de protéines, communément appelée « Protein Corona ». De nombreux auteurs concluent que ce n'est pas que la nature de la nanoparticule en elle-même mais surtout sa « Corona » qui définit son identité biologique et détermine par conséquent la réponse biologique des cellules. Nous proposons de réaliser l'étude au niveau moléculaire, principalement par nanocalorimétrie et Résonance Magnétique Nucléaire, des interactions entre des biomolécules et des nanoparticules de différentes natures et différentes tailles afin de contribuer de manière significative à la compréhension des processus conduisant à la toxicité des nanoparticules. Les biomolécules auxquelles nous nous intéresserons sont des protéines ubiquitaires (albumine de sérum bovin, ubiquitine et thrombine), des lipides (triglycérides saturés et insaturés) et des sucres (sucres N-acétylés : N-acétyl glucosamine, N-acétyl galactosamine) ou des acides aminés. Les nanoparticules qui sont étudiées sont celles régulièrement rencontrées pour des applications biomédicales ou dans des produits de consommation (Au, Ag, TiO2 et SiO2). [The rapid expansion of nanomaterial production and use in numerous products such as cosmetics, automotive parts or food packaging, raises concerns about their safety and/or toxicity for living organisms. These materials may be defined as materials which have structural with dimensions in the 1 to 100 nm range and can be metallic nanoparticles, quantum dots, fullerenes or carbon nanotubes. Several studies have shown that nanoparticles, as gold or titanium dioxyde, can pass through the various protective barriers of living organisms and that inhaled nanoparticles can end up in the bloodstream and be distributed to various organs, including the brain, where they can accumulate at specific sites. These properties could lead to new interesting approaches in the medical field (NanoMedicine) but could also be the source of health hazards if the nanomaterials interfere with biological processes. It is therefore crucial to evaluate the toxicity of these materials both at the molecular and cellular level. The aim of this project is to undertake a thorough investigation of the interactions between different types of nanomaterials (gold, silver and titanium dioxyde nanoparticles, carbon nanotubes) and biological (macro)molecules (proteins, lipids, sugars, nucleic acids). The fate of these nanomaterials in living cells will also be characterized. In all, very little is known about the interactions between nanomaterials and biomolecules. It has however been shown that proteins can associate with inorganic nanoparticles and form an organic corona around the inorganic core. The quantity and structuring of these proteins in the corona are thought to have an effect on the fate and behaviour of the nanoparticles in cells / organisms. We plan to study, using state of the art physico-chemical techniques, nanocalorimetry and NMR spectroscopy, the interactions between biological macromolecules (proteins, lipids, sugars, nucleic acids) and nanoparticles of different nature, which are frequently encountered due to their use for biomedical or antibacterial purposes, or in photovoltaic applications. ]



responsable


Gilles BRUYLANTS


disciplines et mots clés déclarés


Chimie appliquée Ingénierie biomédicale

nanoparticules risque sanitaire