(PhysOrg.com) -- Une équipe de recherche du National Institute of Standards and Technology a quantifié l'interaction des nanoparticules d'or avec des protéines importantes trouvées dans le sang humain, une approche qui devrait être utile dans le développement de thérapies médicales à base de nanoparticules et pour mieux comprendre l'origine physique de la toxicité de certaines nanoparticules.

Les nanoparticules sont prometteuses en tant que véhicules pour l'administration de médicaments, comme outils de diagnostic médical, et en tant qu'agent de traitement du cancer à part entière. Nanoparticules d'or, des sphères dont la taille varie entre 5 et 100 milliardièmes de mètre de diamètre, sont particulièrement utiles en raison des nombreuses façons dont leurs surfaces métalliques peuvent être « fonctionnalisées » en attachant des molécules sur mesure pour effectuer différentes tâches dans le corps. Cependant, les traitements nécessitent l'injection d'un grand nombre de particules dans la circulation sanguine, et ceux-ci pourraient être dangereux s'ils interagissent avec le corps de manière imprévue.

Selon Jack Douglas, scientifique des matériaux du NIST, l'un des principaux problèmes auxquels est confrontée la nanomédecine est la tendance des protéines à adhérer aux nanoparticules qui flottent librement dans la circulation sanguine. "Les nanoparticules recouvertes de protéines modifieront généralement leur interaction avec le corps et on peut s'attendre à ce que les nanoparticules induisent un changement complémentaire de l'activité chimique des protéines, ", dit Douglas. « Le revêtement peut également amener les nanoparticules à se regrouper en de gros agrégats, ce qui peut provoquer une énorme réponse immunitaire. Bien sûr, c'est quelque chose que vous voulez éviter.

Les scientifiques ont une mauvaise compréhension de ces interactions, L'équipe du NIST a donc décidé d'explorer ce qui se passe lorsque des nanoparticules de différentes tailles rencontrent cinq protéines sanguines communes. A l'aide d'une multitude de microscopes et d'appareils de spectroscopie, l'équipe a trouvé plusieurs modèles généraux de comportement. « Une fois que les protéines adhèrent aux nanoparticules, les propriétés optiques des particules et des protéines changent, ", dit Douglas. « Mesurer ces changements nous aide à quantifier la viscosité de la nanoparticule pour les protéines, l'épaisseur de la couche de protéines adsorbées et la propension des particules à s'agréger en raison de la présence des couches de protéines.

Plus précisement, l'équipe a appris que les cinq protéines collaient à l'or, provoquant l'agrégation des NPs, et que l'augmentation du diamètre des sphères augmentait leur adhérence. Ils ont également constaté que cette agrégation provoquait généralement un certain changement dans la forme des protéines - "ce qui implique généralement un certain changement dans leur fonction également, ", dit Douglas.

L'agrégation ne conduit pas toujours à une réponse toxique, Douglas dit, mais peut affecter si les médicaments sur les nanoparticules atteignent jamais leur cible prévue. « L'essentiel est que les interactions soient largement déterminées par l'existence de la couche protéique, " il dit. "Vous voulez savoir quelque chose sur ces couches de protéines si vous voulez savoir ce que les nanoparticules vont faire dans le corps."

Douglas dit que l'étude du NIST répond aux besoins de métrologie identifiés dans un rapport du National Research Council** publié l'année dernière appelant à davantage de tests quantitatifs pour les interactions des nanoparticules avec les milieux biologiques et que beaucoup plus de travail est nécessaire dans ce sens et dans d'autres. "Par exemple, nous ne comprenons pas encore comment des particules de tailles différentes se lient aux membranes superficielles des cellules, c'est là que se produisent de nombreuses interactions médicamenteuses, " il dit.