Modèle structurel proposé du PS-, Complexes /HSA à pH 7,4 (en haut) et à pH 5,0 (en bas). Crédit :Organisation australienne pour la science et la technologie nucléaires (ANSTO)
Recherche collaborative à l'ANSTO dirigée par M. Shinji Kihara et A/Prof. Duncan McGillivray de l'Institut MacDiarmid, Nouvelle-Zélande avec le Dr Jitendra Mata de l'ANSTO, scientifiques de l'Université d'Auckland et A/Prof Ingo Köper de l'Université Flinders, SA, contribue à une meilleure compréhension de la façon dont les nanoplastiques interagissent avec les protéines du plasma sanguin et d'autres molécules biologiques dans le corps.
La motivation de cette étude, qui a été récemment publié dans Chimie bioconjuguée , est né des inquiétudes concernant les quantités croissantes de déchets plastiques dans l'environnement.
Dans la nature, ces plastiques subissent des processus de décomposition physique et chimique pour former de minuscules particules à l'échelle micro et nanométrique.
Des études sur la toxicologie des nanoparticules manufacturées ont suggéré que ces particules ont un accès et une mobilité faciles dans le corps, contournant souvent d'importantes barrières biologiques et mécanismes de défense contre les corps étrangers. Contrairement aux nanoparticules d'ingénierie utilisées dans les applications biomédicales, cependant, les effets et interactions potentiels de ces nanoplastiques ne sont pas bien compris.
La toxicité des nanoparticules est directement liée à ses propriétés physiques et chimiques. Lorsque les nanoparticules pénètrent dans le corps, ils sont entourés de couches de protéines, qui est connu comme une « couronne ». Les protéines faiblement liées forment une « couronne molle, " tandis que les protéines étroitement liées forment une " couronne dure ".
Avec un système modèle de nanoparticules de polystyrène et de protéine d'albumine sérique humaine (HSA), les enquêteurs ont utilisé une gamme de techniques pour déterminer la taille, composition et géométrie du complexe corona nanoparticule-protéine de polystyrène.
HSA a été sélectionné en raison de son abondance naturelle, tandis que des nanoparticules chargées positivement et négativement, de deux tailles différentes, ont été utilisés pour évaluer comment la taille des particules a influencé la formation de la couronne en solution dans différentes conditions de pH. Les chercheurs ont utilisé la diffusion de neutrons aux petits angles (SANS) avec correspondance de contraste sur l'instrument Bilby (avec le Dr Andrew Whitten) pour déterminer le diamètre de la nanoparticule et caractériser ses caractéristiques structurelles distinctes.
"Nos installations sont assez uniques en ce sens que nous pouvons explorer l'interaction entre les protéines et les nanoparticules à des échelles de longueur allant d'un nanomètre à 10 microns, ce qui est très difficile à faire avec d'autres techniques, " a déclaré le Dr Jitendra Mata, scientifique des instruments et co-auteur de l'article.
"La correspondance de contraste vous permet de voir deux composants ensemble, tels que les nanoparticules et la couronne de protéines, ou nous pouvons masquer l'un des composants d'intérêt. Nous avons pu déterminer s'il y avait une interaction forte ou faible avec la protéine ou s'il y avait un changement de forme de la protéine, " il ajouta.
L'étude a révélé que la taille des particules et le pH jouaient un rôle dans la détermination de la nature de la couronne. Les particules plus grosses ont favorisé la formation d'une couronne douce, la couronne dure étant complètement absente dans certains cas. HSA a participé activement à la formation de ces complexes, parsemant la surface de nanoparticules chargées négativement.
En outre, ils ont découvert que l'interaction entre la couronne molle et la surface des nanoparticules était régie par un subtil équilibre des forces électrostatiques.
La recherche en cours vise l'utilisation d'autres instruments à neutrons, notamment Kookaburra USANS et la réflectométrie des neutrons de Platypus, pour comprendre comment ces couronnes/nanoplastiques complexes interagiraient avec d'autres entités biologiques telles que les membranes cellulaires.
Les chercheurs prévoient que ces découvertes auront des implications sur d'autres recherches sur la toxicité des nanoparticules, en fournissant une image plus claire des interactions des nanoparticules avec les biomolécules.
