L'effet col de cygne. La génération spontanée - l'idée que les organismes vivants tels que les asticots proviennent de la matière morte - a persisté jusqu'au 19ème siècle parce que les gens qui ont essayé de le tester avaient des problèmes avec la conception expérimentale. Ils étaient particulièrement vexés par les airs. L'air doit-il être inclus ou exclu du flacon contenant un bouillon nourrissant ? L'air peut être nécessaire pour la génération spontanée, comme pour la combustion, ou il pourrait flotter dans des micro-organismes dont la présence invaliderait un résultat positif. Donc génération spontanée, une idée familière à Aristote, n'a pas été définitivement réfutée jusqu'à ce que le scientifique français du 19ème siècle Louis Pasteur propose un design expérimental qui sépare les deux rôles de l'air. Il a fait bouillir du bouillon dans une fiole, puis chauffé le col de la fiole et plié en col de cygne. L'air pourrait entrer dans le ballon, mais les micro-organismes de l'air se sont installés dans le coude du cou. Le bouillon est resté clair, prouver définitivement que la vie ne surgit pas spontanément et ne vient que de la vie. Yassine Mrabet/Wikimedia Commons
(PhysOrg.com) - Comme tout scientifique de laboratoire vous le dira, la conception expérimentale peut être le diable même. Essayez comme on peut, il peut être difficile à reconnaître, encore moins éliminer, les nombreux facteurs externes qui pourraient biaiser une expérience. Et des facteurs de confusion non reconnus peuvent invalider des années de travail.
Alors les scientifiques s'inquiètent. Récemment, le scientifique de l'Université de Washington à Saint-Louis, Younan Xia, a commencé à s'inquiéter des expériences in vitro que son laboratoire effectuait pour étudier l'absorption de nanoparticules par des cellules vivantes.
Dans le laboratoire, les cellules étaient toujours étalées au fond d'une boîte et le milieu de culture contenant des nanoparticules ajouté par le haut.
« Les gens pensaient que s'ils préparaient une suspension, la suspension allait avoir la même concentration partout, y compris à la surface des alvéoles, " dit Xia, Doctorat, le professeur James M. McKelvey au Département de génie biomédical, dit.
Une batterie d'expériences dans le laboratoire de Xia avec des configurations à la fois verticales et inversées a montré que les nanoparticules au-dessus de certaines tailles et poids vont se déposer. Ainsi, les concentrations des nanoparticules près des surfaces cellulaires sont différentes de celles de la solution en vrac et les taux d'absorption cellulaire sont plus élevés.
Cette question est importante car les scientifiques étudient activement l'utilisation de nanoparticules comme véhicules pour l'administration de médicaments ou de gènes aux cellules.
Pour ces applications, les calculs de la dose que les particules transmettent réellement aux cellules sont d'une importance cruciale.
Les expériences dans le laboratoire de Xia ont comparé la configuration expérimentale habituelle (en bas) à une configuration inversée (en haut). L'absorption de nanoparticules dans les deux configurations ne diffère que si le rapport des forces entraînant la sédimentation (S) à celles entraînant la diffusion (D) est différent. Dans la situation présentée ici, les cellules verticales ont absorbé plus de nanoparticules que les cellules inversées. IMAGE :YOUNAN XIA/WUSTL
Comme les scientifiques le concluent dans le Nature Nanotechnologie article décrivant les expériences, "Les études sur l'absorption cellulaire des nanoparticules qui ont été menées avec des cellules en configuration verticale peuvent avoir donné lieu à des données erronées et trompeuses."
Topsies et sondages
Jusqu'à présent, les nanoparticules étaient supposées être bien dispersées dans le milieu de culture car elles sont suffisamment petites pour être facilement soulevées par le mouvement brownien, le mouvement aléatoire des molécules dans le milieu.
Par conséquent, les scientifiques ont estimé qu'ils pouvaient supposer en toute sécurité que la concentration de nanoparticules dans le fluide à côté des cellules, qui stimule l'absorption cellulaire, était la même que la concentration initiale de nanoparticules dans le milieu.
« Nous avons commencé à nous demander, cependant, parce que nos nanoparticules sont en or, " dit Xia. "L'or n'est pas toxique mais il est aussi très lourd, il était donc concevable que des nanoparticules relativement grosses puissent se déposer.
Comme il est impossible de mesurer la concentration exacte de nanoparticules d'or à la surface d'une cellule, Xia et ses collègues ont conçu une expérience simple pour voir clairement la différence de concentration causée par la sédimentation.
Le laboratoire de Xia a testé des nanosphères d'or de trois tailles, nanocages de deux longueurs d'arêtes, et nanotiges, certains avec des revêtements de surface qui captent les protéines sériques en solution et d'autres recouverts d'un produit chimique qui agit comme un agent antisalissure.
Après incubation des cellules dans le milieu contenant des nanoparticules, la concentration des nanoparticules a été mesurée par spectroscopie et le nombre de particules que chaque cellule avait absorbées a ensuite été calculé.
Dans la littérature, Xia dit, il y a des rapports que l'absorption cellulaire des nanoparticules dépend de la taille des nanoparticules, forme et revêtement de surface.
Les expériences de son laboratoire ont montré que ces caractéristiques sont secondaires, ne sont pertinentes que dans la mesure où elles affectent les vitesses de sédimentation et de diffusion des nanoparticules.
Pour les petits, particules légères, il n'y avait pas de disparité entre les alvéoles des configurations droites et inversées. Dans le cas des plus grandes, particules plus lourdes, cependant, la sédimentation dominée, et les cellules verticales ont absorbé plus de nanoparticules que les cellules inversées.
« Tous les travaux antérieurs devront peut-être être réévalués pour tenir compte des effets de la sédimentation sur la dosimétrie des nanoparticules, », concluent les auteurs.
"Ce n'est pas différent des médicaments qui doivent être agités pour suspendre une poudre dans de l'eau. Si vous ne secouez pas la bouteille, " Xia dit, « vous finissez par vous sous-doser ou vous surdoser ».
