Des chercheurs impériaux ont testé si les nanoparticules d'or pouvaient être toxiques pour les cellules, découvrir comment ils affectent les membranes lipidiques dépend de leur taille.

Les nanoparticules (jusqu'à 100 nanomètres de diamètre) sont de plus en plus fabriquées pour une utilisation en médecine, La technologie, cosmétiques et alimentation, mais leurs impacts possibles sur la santé humaine sont inconnus.

La recherche, publié aujourd'hui dans Nature Communications Chimie , montre que les petites nanoparticules (5-10 nm) sont les plus capables de perturber les membranes, ce qui, selon les chercheurs, devrait être pris en compte lors de la conception de nanoparticules à utiliser dans le corps.

Les nanoparticules sont disponibles dans une grande variété de tailles, formes et matières, et les systèmes biologiques sont complexes, ce qui rend difficile l'étude de la façon dont ils interagissent les uns avec les autres. Cependant, les chercheurs savent que l'une des premières étapes clés de la toxicité est l'interaction d'une particule avec la membrane entourant une cellule.

Les particules peuvent se fixer à l'extérieur des membranes, s'ancrer en eux, ou être complètement englouti et entrer dans la cellule. Chacun de ces résultats peut affecter la cellule de différentes manières; par exemple, la déformation de la membrane peut affecter ses propriétés élastiques, affectant potentiellement sa capacité à fonctionner.

Maintenant, des chercheurs de l'Imperial College de Londres ont testé des nanoparticules d'or avec des cellules artificielles, constatant que leur interaction dépend de la taille des nanoparticules, avec des nanoparticules plus petites (5-10 nm) les plus capables de pénétrer dans les membranes cellulaires.

Questions de taille

Chercheur principal Dr. Claudia Contini, du Département de chimie de l'Impériale, a déclaré :« La production croissante de nanoparticules a suscité des inquiétudes croissantes concernant leur impact sur la santé humaine et l'environnement en général. L'identification des nanoparticules dangereuses pour les organismes naturels est difficile étant donné la grande variété de nanoparticules, leurs diverses propriétés et la complexité des entités biologiques.

"En utilisant un système simplifié, nous avons pu montrer que le devenir d'une nanoparticule au contact d'une membrane est déterminé par sa taille. Les nanoparticules plus petites ont une meilleure chance d'entrer à l'intérieur de la membrane par rapport aux plus grandes tailles, qui devraient être pris en compte pour prédire quelles nanoparticules peuvent être dangereuses. »

Les nanoparticules d'or sont à l'étude pour un certain nombre d'utilisations à l'intérieur du corps, y compris l'aide à la détection de tumeurs et à l'administration de médicaments ou d'agents de thérapie génique. Les nanoparticules sont généralement « fonctionnalisées » – recouvertes de molécules qui les aident à cibler des récepteurs spécifiques dans les membranes cellulaires qui leur permettent d'interagir avec ou d'entrer dans la cellule.

Cependant, on ne savait pas si la fonctionnalisation était toujours nécessaire à l'interaction, ou si les nanoparticules pourraient interagir spontanément. L'équipe a testé différentes tailles de nanoparticules d'or non fonctionnalisées avec des cellules artificielles qui imitent les propriétés des membranes cellulaires biologiques. L'utilisation de ces simples mimiques cellulaires leur a permis de se concentrer sur les interactions membrane-nanoparticules.

Concevoir les futures nanoparticules

Ils ont découvert que des nanoparticules plus grosses (50-60 nm) adhéraient parfois à l'extérieur de la membrane, mais a causé une perturbation minimale, les nanoparticules de taille moyenne (25-35 nm) adhéraient plus souvent à la surface et provoquaient une certaine distorsion, et des nanoparticules plus petites (5-10 nm) déformaient considérablement la membrane, le pliant vers l'intérieur avec parfois plusieurs nanoparticules empilées, provoquant une déformation tubulaire.

Les nanoparticules plus petites peuvent donc provoquer des effets secondaires toxiques indésirables dans le corps lorsqu'elles ne sont pas fonctionnalisées - un facteur qui, selon l'équipe, devrait être pris en compte lors de la conception de nanoparticules médicales.

Les résultats de la recherche ont également un avantage :il est parfois utile que les nanoparticules pénètrent dans les membranes, par exemple lors de l'administration de médicaments directement aux cellules. Des nanoparticules d'or plus petites peuvent ainsi constituer de meilleurs systèmes d'administration de médicaments si elles sont plus facilement aspirées dans la cellule.