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Gilles BRUYLANTS


coordonnées


Ecole polytechnique de Bruxelles
Gilles BRUYLANTS
tel 02 650 35 86, Gilles.Bruylants@ulb.ac.be
Campus du Solbosch
CP165, avenue F.D. Roosevelt 50, 1050 Bruxelles




unités de recherche


Ingénierie des Nanosystèmes Moléculaires [Engineering of Molecular Nanosystems] (EMNS)



projets


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. ]

Conception, préparation et caractérisation de nanoparticules hybrides organiques-inorganiques [Design, preparation and characterization of hybrid organic-inorganic nanoparticles]
Des nanoparticules de matériaux céramiques qui encapsulent des molécules organiques constituent des capteurs spécifiques qui offrent des applications diverses dans le domaine environnemental. La maîtrise de leur conception et de leur préparation, en particulier de leur taille et porosité, permet de leur conférer des propriétés adaptées à l'application visée. [Specific sensors based on ceramic nanoparticles encapsulating organic molecules have many environmental applications. Being able to design and prepare these sensors with specific size, porosity and surface chemistry allows a fine tuning to a defined application. ]

Étude expérimentale de la stabilité de (bio)molécules et de leur interaction avec d'autres (bio)molécules [Experimental study of the stability of (bio)molecules and their interaction with other (bio)molecules]
Nous étudions par RMN, microcalorimétrie (ITC et DSC) et spectroscopie d'absorption et d'émission UV-Vis la structure, stabilité et dynamique des complexes d'association dans le but d'élucider les interactions non-covalentes impliquées dans les processus de reconnaissance moléculaire. Les systèmes étudiés sont : - enzymes-inhibiteurs - lectines-sucres -oligonucléotides double-brins - réceptuers organiques... [Study bu NMR, microcalorimetry (ITC and DSC) and UVvis spectroscopy of the structure, stability, dynamics of (bio)molecuar complexes with the aim of elucidation the non-covalent interactions at the origin of the molecular recognition process (enzyme-inhibitor complexes, interaction betwen lectins and sugers, oligonucléotides, organic receptors, ...)]



theses


''Etude par calorimétrie à titrage isotherme (ITC) et spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN) des équilibres de protonation liés à l'interaction entre l'alpha-chymotrypsine et la proflavine'', G. Bruylants. Promoteur : K. Bartik, 2005



prix


Solvay Awards ( Thèse ) 2006

Solvay Awards (Thèse de doctorat), 2006

Prix annuel de l'Académie royale de Belgique, section chimie, 2011



disciplines et mots clés déclarés


Biophysique Chimie appliquée Chimie inorganique Chimie organique Chimie structurale Ingénierie biomédicale Résonance magnétique nucléaire (biophysique)

biomolécules capteurs moléculaires céramiques nanoparticules reconnaissance moléculaire risque sanitaire