Les nanoparticules pénètrent facilement dans les cellules. De nouvelles informations sur la façon dont elles sont distribuées et ce qu'elles y font sont montrées pour la première fois par des images de microscopie 3D haute résolution de BESSY II. Par exemple, certaines nanoparticules s'accumulent préférentiellement dans certains organites de la cellule. Cela peut augmenter les coûts énergétiques dans la cellule. "La cellule a l'air d'avoir couru un marathon, Apparemment, la cellule a besoin d'énergie pour absorber de telles nanoparticules, ", explique l'auteur principal James McNally.

Aujourd'hui, les nanoparticules ne sont pas seulement dans les produits cosmétiques, mais partout :dans l'air, dans l'eau, dans le sol et dans les aliments. Parce qu'ils sont si petits, ils pénètrent facilement dans les cellules de notre corps. Ceci est également intéressant pour les applications médicales. Des nanoparticules enrobées de principes actifs pourraient être spécifiquement introduites dans les cellules, par exemple pour détruire les cellules cancéreuses. Cependant, il reste encore beaucoup à apprendre sur la répartition des nanoparticules dans les cellules, ce qu'ils font là-bas, et comment ces effets dépendent de leur taille et de leur revêtement.

De nouvelles informations sont venues d'une étude à BESSY II, où l'équipe du professeur Gerd Schneider peut prendre des images de microscopie à rayons X avec soft, rayons X intensifs. Des chercheurs du groupe de microscopie à rayons X dirigé par le biophysicien du HZB, le Dr James McNally, ont étudié des cellules avec des nanoparticules à revêtement différent. Les nanoparticules étaient exactement de la même taille, mais étaient enrobés de différents ingrédients actifs.

"La microscopie à rayons X offre une résolution nettement meilleure que la microscopie optique, et une bien meilleure vue d'ensemble que la microscopie électronique, " souligne Schneider. Pour la première fois, l'équipe a obtenu complet, tridimensionnel, des images haute résolution des cellules traitées aux nanoparticules avec les organites qu'elles contiennent :y compris des gouttelettes lipidiques, mitochondries, corps multivésiculaires et endosomes. Les gouttelettes lipidiques agissent comme des réserves d'énergie dans la cellule, tandis que les mitochondries métabolisent cette énergie.

L'analyse des images a montré :Les nanoparticules s'accumulent préférentiellement dans un sous-ensemble des organites cellulaires et modifient également le nombre de certains organites au détriment d'autres organites. Les changements dans le nombre d'organites étaient similaires quel que soit le revêtement de nanoparticules, suggérant que de nombreux types différents de revêtements de nanoparticules peuvent induire un effet similaire. Pour évaluer la généralité de cet effet, d'autres études avec d'autres revêtements de nanoparticules et avec d'autres types de cellules doivent être effectuées.

"La microscopie à rayons X nous permet de voir la cellule dans son ensemble, nous avons donc pu observer ce comportement pour la première fois, " explique McNally. " Nous avons constaté que l'absorption de telles nanoparticules augmente le nombre de mitochondries et d'endosomes, tandis que d'autres organites, à savoir gouttelettes lipidiques et corps multivésiculaires, diminuer, " dit Burcu Kepsutlu, qui a réalisé les expériences pour son doctorat. "Quand nous faisons un régime de famine ou courons un marathon, nous voyons des changements similaires dans la cellule, à savoir une augmentation des mitochondries et une diminution des gouttelettes lipidiques, " dit McNally. " Apparemment, il faut de l'énergie pour que la cellule absorbe les nanoparticules, et la cellule a l'impression qu'elle vient de courir un marathon."