Les mêmes propriétés qui rendent les nanoparticules modifiées attrayantes pour de nombreuses applications - petites comme un virus, biologiquement et écologiquement stable, et solubles dans l'eau - suscitent également des inquiétudes quant à leurs impacts à long terme sur la santé et la sécurité environnementales (EHS). Une caractéristique particulière, la tendance des nanoparticules à s'agglomérer en solution, est d'un grand intérêt car la taille de ces amas peut être la clé de leur toxicité ou non pour les cellules humaines. Des chercheurs du National Institute of Standards and Technology ont démontré pour la première fois une méthode de production d'agrégats de nanoparticules dans une variété de tailles contrôlées qui sont stables dans le temps afin que leurs effets sur les cellules puissent être étudiés correctement.*

Dans leurs tests, l'équipe du NIST a fait des échantillons d'or, argent, nanoparticules d'oxyde de cérium et de polystyrène chargées positivement et les mettre en suspension séparément dans un milieu de culture cellulaire, permettant à l'agglutination de se produire dans chacun. Ils ont arrêté l'agglutination en ajoutant une protéine, albumine de sérum bovin (BSA), aux mélanges. Plus les nanoparticules pouvaient s'agglomérer longtemps, plus la taille du cluster résultant est grande. Par exemple, une gamme de temps de regroupement utilisant des nanoparticules d'argent de 23 nanomètres a produit une distribution de masses entre 43 et 1, 400 nanomètres de diamètre. Des distributions de tailles similaires pour les trois autres types de nanoparticules ont été produites à l'aide de cette méthode.

Les chercheurs ont appris que l'utilisation des mêmes "temps de congélation" - les points auxquels la BSA a été ajoutée pour arrêter le processus - a donné des distributions de taille cohérentes pour les quatre types de nanoparticules. En outre, toutes les dispersions contrôlées par BSA sont restées stables pendant 2-3 jours, ce qui est suffisant pour de nombreuses études de toxicité.

Ayant démontré avec succès qu'ils pouvaient contrôler la production d'amas de nanoparticules de différentes tailles, les chercheurs voulaient ensuite prouver que leurs créations pouvaient être mises en œuvre. Des amas de nanoparticules d'argent de différentes tailles ont été mélangés avec du sang de cheval dans le but d'étudier l'impact de la taille des agglutinations sur la toxicité des globules rouges. La présence d'hémoglobine, la molécule à base de fer dans les globules rouges qui transporte l'oxygène, dirait aux chercheurs si les cellules avaient été lysées (cassés) par les ions d'argent libérés dans la solution des grappes. À son tour, mesurer la quantité d'hémoglobine en solution pour chaque taille de cluster définirait le niveau de toxicité, éventuellement lié au niveau de libération d'ions argent, pour cette taille moyenne spécifique.

Les chercheurs ont découvert que la destruction des globules rouges diminuait à mesure que la taille des grappes augmentait. Ils émettent l'hypothèse que les grands amas de nanoparticules se dissolvent plus lentement que les petits, et donc, libèrent moins d'ions d'argent dans la solution.

À l'avenir, l'équipe du NIST prévoit de caractériser davantage les différentes tailles de clusters réalisables grâce à leur méthode de production, puis utiliser ces clusters pour étudier l'impact sur la cytotoxicité des revêtements (tels que les polymères) appliqués aux nanoparticules.