Nanoparticules
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<h3>Définition des nanoparticules</h3> | <h3>Définition des nanoparticules</h3> | ||
<h3>Nanoparticules - Le monde de l'infiniment petit</h3> | <h3>Nanoparticules - Le monde de l'infiniment petit</h3> | ||
<h3>Les nanoparticules dangereuses pour la santé</h3> | <h3>Les nanoparticules dangereuses pour la santé</h3> | ||
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<h4>Jusqu'où les nanoparticules peuvent-elles pénétrer dans un organisme du fait de leur taille ?</h4> | <h4>Jusqu'où les nanoparticules peuvent-elles pénétrer dans un organisme du fait de leur taille ?</h4> | ||
<p>On ignore la toxicité des particules de matière de quelques millionièmes de millimètre. La connaissance de leur composition chimique ne suffit pas à prévoir leurs effets. Les médecins connaissent déjà les effets néfastes de certaines nanoparticules communes, telles les particules de diesel. Des recherches ont donc lieu dans le monde entier afin de préciser la toxicité des nanomatériaux.</p> | <p>On ignore la toxicité des particules de matière de quelques millionièmes de millimètre. La connaissance de leur composition chimique ne suffit pas à prévoir leurs effets. Les médecins connaissent déjà les effets néfastes de certaines nanoparticules communes, telles les particules de diesel. Des recherches ont donc lieu dans le monde entier afin de préciser la toxicité des nanomatériaux.</p> | ||
<h4>La translocation des nanoparticules</h4> | <h4>La translocation des nanoparticules</h4> | ||
<h3>Nanoparticules et crèmes solaires</h3> | <h3>Nanoparticules et crèmes solaires</h3> | ||
<h4>Incertitude.</h4> | <h4>Incertitude.</h4> | ||
<p>On ne peut pas conclure de ces résultats que les nanoparticules ne pénètrent pas profondément dans la peau ni qu’elles ne la traversent pas d'ailleurs. Dans des situations de la vie réelle, par exemple lors d’égratignures ou d’écorchures, en cas d’insolations, lorsque la peau est très sèche ou très fortement irriguée, etc. on peut supposer que les nanoparticules ont un plus fort pouvoir de pénétration. Cependant il ne faut pas s'effrayer outre mesure car les nanoparticules sont incorporées dans une matrice de matière. C'est le cas des particules d'oxyde de titane contenues dans les crèmes solaires : ainsi emprisonnées dans un corps gras, elles sont inoffensives.</p> | <p>On ne peut pas conclure de ces résultats que les nanoparticules ne pénètrent pas profondément dans la peau ni qu’elles ne la traversent pas d'ailleurs. Dans des situations de la vie réelle, par exemple lors d’égratignures ou d’écorchures, en cas d’insolations, lorsque la peau est très sèche ou très fortement irriguée, etc. on peut supposer que les nanoparticules ont un plus fort pouvoir de pénétration. Cependant il ne faut pas s'effrayer outre mesure car les nanoparticules sont incorporées dans une matrice de matière. C'est le cas des particules d'oxyde de titane contenues dans les crèmes solaires : ainsi emprisonnées dans un corps gras, elles sont inoffensives.</p> | ||
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| + | <H3> Comment éviter les nanoparticules dans vos cosmétiques </H3> | ||
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| + | Pour en être plus certains, le mieux est de se tourner vers les cosmétiques labellisés bio, comme Ecocert et Cosmébio, qui ont exclus l’usage des nanoparticules en 2008. Et, pour ce qui est des crèmes solaires bio, celles-ci sont encore rares sur le marché, certains fabricants bio retardant leur lancement . Vous en trouverez toutefois sous les marques bio comme Bioregena, Lavera, Alpaderm, ou Snö Bioflowers, qui garantit un diamètre des particules supérieur à 200 nm. | ||
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| + | <H3>Nanoparticules : un danger aussi pour l'environnement</H3> | ||
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| + | Des études révèlent aussi la toxicité des nanoparticules pour les écosystèmes (notamment aquatiques). En mars 2009, une étude de l'Université de Toledo (Ohio) sur le dioxyde de titane (TiO2) présent dans certains cosmétiques affirme que ces nanoparticules, présentes dans les eaux traitées dans les stations d’épuration, seraient capables d’éliminer les micro-organismes qui jouent un rôle vital dans les éco-systèmes et participent au traitement de l’eau. | ||
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<h2>L'utilité des nanoparticules</h2> | <h2>L'utilité des nanoparticules</h2> | ||
Version actuelle
Les nanoparticules
Définition des nanoparticules
On appelle nanoparticules des particules de matière de quelques millionièmes de millimètre. Les nanoparticules sont des particules ultra-fines (PUF) dont au moins une dimension est comprise entre 1 et 100 nanomètres (milliardième de mètre). Leurs propriétés physiques, chimiques, voire biologiques découlent spécifiquement de cette taille nanométrique. Les nanoparticules sont très présentes dans notre environnement, notamment le noir de carbone, c'est à dire les particules émises par les véhicules diesel.
Nanoparticules - Le monde de l'infiniment petit
Un nanomètre (nm) est un milliardième de mètre. Le préfixe « nano » devant un mot (nanotechnologies, nanomatériaux, nanoparticules...) fait référence à la dimension de l'infiniment petit, visible depuis l'invention du microscope à effet tunnel dans les années 80. Les scientifiques s'accordent à parler de nanoparticules en dessous de 100 nm.
- Il y a le même rapport de taille entre la Terre et une tomate qu'entre celle-ci et un objet nanométrique. 1000 objets nanométriques tiennent dans l'épaisseur d'un cheveu.
- Le CSRSEN (Comité Scientifique de l’UE des Risques Sanitaires Emergents et Nouveaux) a émis des recommandations pour aider à définir ce qu'est un « nano-matériau ». Les conclusions de cet avis sont les suivantes :
- Peintures et revêtements : les films soi-disant "anti-bactériens" de nanoparticules recouvent des objets comme les tétines, les jouets, préservatifs, téléphones, bacteries de cuisine. Risques potentiels : quand les surfaces s'usent, les nanoparticules peuvent se libérer.
- Nanoparticules et Cosmétiques : les crèmes écran-solaire conteinnent des nanoparticules d'oxyde de titane ou d'oxyde de zinc. Risques potentiels : absorption à travers la peau, libération des nanoparticules dans l'eau quand on se lave.
- Vêtements : On trouve des nanoparticules d'argent sur des chaussettes, tee-shirts, blouses médiales, chemises pour leur donner des propriétés antibactériennes et limiter les odeurs. Risques potentiels : absorption par la peau. Le nettoyage et le recyclage ou l'élimination de ces vêtements peuvent entraîner des rejets de particules dans l'eau.
- Additifs chimiques : En Europe, on ajoute de l'oxyde de cérium au gazole pour réduire la pollution due aux gaz d'échappement comme le monoxyde de carbone ou les oxydes d'azote. Risques potentiels ; les gaz d'échappement rejoignent l'atmosphère et donc finissent aussi dans l'eau.
- Electronique : On fixe des nanotubes de carbone aux puces pour en limiter l'échauffement. On ajoute des nanocrsitaux de manganèse dans les batteries et les piles pour en augmenter la capacité. Risques potentiels : Exposition aux nanoparticules dans on utilise les appareils. Des nanparticules peuvent être libérés quand on retraite, ou recycle les appareils et peuvent finir dans l'eau ou dans l'air
- Sport : on utilise des nanotubes de carbone dans des raquettes de tennis, clubs de golf, battes de base ball, skis ou vélos pour renforcer leur structure ou les alléger. Risques potentiels : on peut être exposé aux nanoparticules quand on utilise les objets. Lors de l'incinération ou le retraitement des objets on peut libérer les nanoparticules qui s'échappent dans l'eau ou l'air.
- Des applications antimicrobiennes se sont principalement développées avec des nanoparticules métalliques (argent, zinc, cuivre essentiellement) ; l'utilisation de l'ion argent apparaît la plus fréquente. Les matrices d'oxydes de métaux sont introduites au sein de divers matériaux (polymère, fibres textiles, papier). La libération de substances biocides pourrait être contrôlée par différents processus tels que la modification du rapport silice/biocide, l'ajout d'additifs (alkylsilane) qui changent la porosité ou encore l'ajout de substances formant un complexe avec les biocides.
- des films transparents commercialisés depuis 2005 dans lesquels des nanoparticules d’argent sont incorporées (Kodak) ;
- des réfrigérateurs dont la cuve intérieure est constituée de plastique enrichi en nanoparticules d’argent (LG Electronics et Samsung) ;
- un buvard contenant des zéolites pour les barquettes alimentaires afin de limiter la prolifération bactérienne et absorber les exsudats de la viande, allongeant ainsi la limite de conservation de 1 à 3 jours ;
- un matériau en polyuréthane contenant des particules d'argent (100 mg/100 cm2) libérant 70 ppm d'ions Ag, associant de la chlorhexidine. ( 2006)35.
- "La médecine environnementale admet qu’il existe un lien entre une exposition aux nanoparticules et aux particules ultrafines et certaines réactions inflammatoires des muqueuses nasales, des voies respiratoires inférieures et des alvéoles pulmonaires. Une telle exposition peut aggraver un asthme ou accroître une tendance aux allergies. Par ailleurs, nous savons qu’il existe un lien entre l’accumulation de particules dans l’environnement et les maladies cardiovasculaires, à savoir la morbidité et la mortalité en rapport avec les maladies coronariennes et les infarctus du myocarde. Il n’a pas encore été possible de démontrer dans quelle mesure cela s’applique également aux nanoparticules.
- Les nanotubes de carbone, une forme particulière de nanoparticules, présentent des ressemblances avec la structure des poussières fibreuses telles que l’amiante. En raison de la géométrie des fibres, il a été supposé que les nanotubes de carbone pouvaient produire les mêmes effets que l’amiante. Des essais sur les animaux, dont les résultats ont été publiés récemment, mentionnent des indices d’effets cancérogènes liés aux nanotubes. Des nanotubes implantés dans la cavité abdominale ont causé des altérations inflammatoires comparables à celles produites par l’amiante; l’un des tests pratiqués sur des souris a provoqué des mésothéliomes (tumeurs malignes du péritoine). Quant à savoir si les nanotubes de carbone doivent être considérés comme cancérogènes – et si oui, à partir de quelle dose, pour quelle géométrie et quelle biopersistance – il s’agit de l’une des questions à résoudre pour évaluer les risques encourus par les travailleurs concernés.
- L’effet des nanoparticules et des particules ultrafines n’est pas le même que celui des particules de taille supérieure et de composition chimique identique. Les nanoparticules et les particules ultrafines ont tendance à s’agglomérer, ce qui peut leur faire perdre leurs nanopropriétés spécifiques. En surface elles peuvent absorber des substances problématiques qui, semblable au cheval de Troie, seront ensuite transportées dans les cellules. En raison de leur faible diamètre, elles présentent une grande surface et une masse minime. Les mesures effectuées d’après le poids de masse (grammes par mètre cube) ne sont donc pas pertinentes. * Pour évaluer les risques et fixer des valeurs limites, la question se pose quant à savoir s’il faut se baser sur le nombre de particules, leur surface et leur composition chimique ou sur d’autres paramètres tels que la formation d’espèces réactives de l’oxygène" source : Dr Marcel Jost, Suva, médecin-chef médecine du travail
- Les nanoparticules de dioxyde de titane, utilisées dans de nombreux produits, des peintures aux crèmes solaires, peuvent altérer la barrière hémato-encéphalique qui protège le cerveau des éléments toxiques. Ce sont les conclusions, publiées mercredi 26 octobre, d’une étude conduite in vitro par le Commissariat à l’énergie atomique (CEA).
- Une étude menée par le Département de technologie chimique et pharmaceutique de l’Université de Cagliari, en Sardaigne, s’est penchée sur la question de savoir si les nanoparticules métalliques pénétraient dans la peau puis dans l’organisme. En effet, on trouve des nanoparticules dans les produits de beauté, les crèmes solaires et les produits d’entretien. L’étude a montré que les nanoparticules métalliques franchissent la barrière lipidique et peuvent pénétrer au plus profond de la couche cornée, dans les follicules capillaires et parfois même dans l’épiderme vivant.</p>
"Les nanomatériaux sont partout : dans les claviers et souris d’ordinateur, dans les chaussures de sport, dans certains dentifrices et crème solaire, dans la peinture, et même dans notre alimentation, notamment dans le sel de cuisine. Nous sommes envahis par ces particules, dont on ne peut pas garantir l’innocuité. Pour certains nanomatériaux, les études sur des rats montrent d'ailleurs des problèmes pour la santé. Mettre sur le marché des produits dont on ne peut pas garantir l’innocuité, c’est prendre les consommateurs européens pour des cobayes." dixit Corinne Lepage
Le rapport 2014 de l’ANSES sur les nanomatériaux : www. anses.fr/sites/default/files/documents/AP2012sa0273Ra.pdf
Que sont les nano-matériaux
1. tandis que les propriétés physiques et chimiques des matériaux peuvent changer avec leur taille, il n’y a aucune justification scientifique à définir une limite de taille supérieure et inférieure uniques associées à ces changements qui pourraient être appliquées pour définir adéquatement tous les nanomatériaux ;
2. il existe des preuves scientifiques qu’aucune méthodologie unique (ou un groupe de tests) ne peut être appliquée à tous les nanomatériaux.
3. Bien que la taille est universellement applicable pour définir tous les nanomatériaux et constitue le critère le plus approprié, une compréhension de la distribution des tailles d’un nanomatériau est essentielle et la distribution de ces tailles est l’élément le plus pertinent.
Le CSRSEN a souligné que si le terme « nanomatériau » catégorise un matériau par la taille de ses éléments constitutifs. La terme nano-matériau ne fait référence à aucun risque spécifique, ni ne signifie nécessairement que ce matériau aurait de ce fait de nouvelles propriétés dangereuses par rapport à ses éléments constitutifs ou des matériaux similaires de plus grande taille.
Sources : Greenfacts.org / base scientifique pour la définition de « nanomatériaux » donnée par le Comité Scientifique de l’UE des Risques Sanitaires Emergents et Nouveaux– CSRSEN – approuvé avis par procédure écrite le 8 décembre 2010. / Scientific basis for the definition of “nanomaterial” given by the EU Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks – SCENIHR – approved opinion by written procedure on 8 December 2010.
Dans quel produit trouve-t-on des nanoparticules
1900 microfibres plastiques polluent l'océan à chaque lavage
Nanoparticules et Matériaux antimicrobiens
De tels revêtements recouvrent la modification des propriétés physico-chimiques des surfaces afin de faciliter le nettoyage, la limitation de l'adhésion des souillures, la limitation et le développement de biofilms bactériens et l’inhibition ou l’élimination des bactéries sur les surfaces ou les aliments au contact avec ces matériaux.
Parmi les applications retrouvées sur Internet, évocatrices de nanomatériaux antimicrobiens, peuvent être cités:
Les nanoparticules dangereuses pour la santé
Jusqu'où les nanoparticules peuvent-elles pénétrer dans un organisme du fait de leur taille ?
On ignore la toxicité des particules de matière de quelques millionièmes de millimètre. La connaissance de leur composition chimique ne suffit pas à prévoir leurs effets. Les médecins connaissent déjà les effets néfastes de certaines nanoparticules communes, telles les particules de diesel. Des recherches ont donc lieu dans le monde entier afin de préciser la toxicité des nanomatériaux.
La translocation des nanoparticules
La translocation, c’est la capacité à pénétrer dans les tissus. On a découvert la possibilité inhérente à la taille des nanoparticules de pénétrer dans l'organisme : des scientifiques ont montré que des particules de carbone peuvent franchir les protections de l'organisme et provoquer des inflammations. Le premier risque aujourd'hui est lié à la pénétration par voie pulmonaire, par inhalation. Il a été démontré que les nanoparticules pénètrent dans le sang après s’être déposées dans les alvéoles pulmonaires; d’autres expériences ont également confirmé que les nanoparticules absorbées à travers la peau et le nerf olfactif pouvaient s’insinuer dans le système nerveux central.
Les Nanoparticules et la barrière encéphalique
Une exposition chronique à ces nanoparticules « pourrait entraîner leur accumulation dans le cerveau avec un risque de perturbation de certaines fonctions cérébrales », précise le CEA dans un communiqué.
Une étude chez le rat avait déjà montré en 2008 qu’après une instillation nasale, des nanoparticules de dioxyde de titane étaient détectées dans leur cerveau, notamment le bulbe olfactif et l’hippocampe, une structure ayant un rôle-clé pour la mémoire.
Les chercheurs ont cherché à savoir comment ces nanoparticules pouvaient seretrouver dans le cerveau qui est protégé des éléments toxiques par une structure particulière : la barrière hémato-encéphalique.
Des équipes du CEA et de l’université Joseph-Fourier de Grenoble ont reconstitué un modèle cellulaire de cette barrière protectrice, associant des cellules endothéliales (cellules de la paroi des vaisseaux sanguins), cultivées sur une membrane semi-perméable, et des cellules gliales (pour le système nerveux).
Grâce à ce modèle présentant les principales caractéristiques de la barrière hémato-encéphalique existant chez l’homme, les chercheurs ont mis en évidence qu’une exposition in vitro aux nano-TiO2 entraîne leur accumulation dans les cellules endothéliales. Il en résulte aussi une rupture de la barrière de protection, associée à une inflammation cérébro-vasculaire. On a constaté une diminution de l’activité d’une protéine (P-glycoprotéine) dont le rôle est de bloquer les toxines susceptibles de pénétrer le système nerveux central.
Source : lemonde.fr/planete/article/2011/10/26/des-nanoparticules-alterent-la-barriere-protegeant-le-cerveau_1594248_3244.html
"Les substances contenant des nanoparticules deviennent très réactives, adoptant des propriétés nouvelles ", souligne Marco Martuzzi, représentant du Bureau régional de l'OMS pour l'Europe, qui a présenté la contribution du Dr Howard. Les applications des nanotechnologies sont donc nombreuses et "plus ou moins utiles", dans des domaines aussi divers que la médecine, la pharmacie et la para-pharmacie (crèmes solaires, etc.), la purification de l'eau ou l'habillement (chaussettes anti-odeur, etc.).
Mais les vertus de ces nouvelles technologies sont contrebalancées par les risques que peuvent présenter les nanoparticules pour la santé humaine. "Les deux questions qui se posent, indique Marco Martuzzi, sont les suivantes : où vont les nanoparticules dans le corps humain et quelles en sont les conséquences ?".
Traverser la barrière hémato-encéphalique
"Il a été prouvé que les nanoparticules peuvent s'immiscer dans l'organisme de différents façons, y compris par voie cutanée, digestive ou encore par inhalation, écrit Vyvyan Howard. Elles peuvent alors circuler dans le corps, et migrer vers divers organes, ou traverser la barrière hémato-encéphalique". Marco Martuzzi confirme que, lorsqu'elles sont de très petite taille, les nanoparticules peuvent accéder au système nerveux central par les muqueuses nasales.
"Ces propriétés sont d'ailleurs mises à profit de manière positive par l'industrie pharmaceutique en vue d'améliorer l'efficacité de la diffusion du médicament", relève le docteur Howard. Mais ces mêmes propriétés pourraient s'appliquer à des nanoparticules "non invitées" provenant de la pollution ou des produits manufacturés, ajoute-t-il.
Les nanoparticules insolubles sont toxiques
Les études et essais visant à préciser l'action des nanoparticules sur le corps humain sont de plus en plus nombreux. "Mais il est trop tôt pour tirer des conclusions", indique Marco Martuzzi. Ce que l'on sait déjà, précise toutefois Vyvyan Howard, c'est que "les nanoparticules insolubles peuvent être toxiques et donc potentiellement dangereuses" et il semblerait que leur potentiel de toxicité "soit principalement lié à leur petite taille plutôt qu'au type de matériau dont elles sont faites".
Des effets néfastes liés à l'utilisation des nanotechnologies peuvent donc être anticipés, se traduisant par des pathologies pour l'homme : maladies dégénératives, respiratoires ou vasculaires, cancers, altération des réponses immunitaires, mésothéliome…
Des évaluations des risques très difficiles à mener
"Les autorisations existant pour l'utilisation de matériaux supérieurs à l'échelle nanométrique ne devraient pas être étendues à la production à l'échelle nanométrique sans conduire au préalable des évaluations des risques spécifiques visant à prendre en compte les propriétés toxicologiques de ces produits", conclut Vyvyan Howard.
Le souci, c'est que les évaluations de risques se révèlent très difficiles en la matière, précise Marco Martuzzi. Il faut en effet tenir compte de multiples paramètres : mobilité des particules dans le corps, interactions éventuelles avec d'autres agents, large spectre de conséquences possibles…. "Une évaluation comparative des dangers avec les approches alternatives est en revanche possible", indique le représentant de l'OMS. (source : www. actu-environnement.com/ae/news/nanotechnologies-recherche-projet-Era-Envhealth-conference-finale-15939.php4#xtor=EPR-1)
Nanoparticules et crèmes solaires
Incertitude.
On ne peut pas conclure de ces résultats que les nanoparticules ne pénètrent pas profondément dans la peau ni qu’elles ne la traversent pas d'ailleurs. Dans des situations de la vie réelle, par exemple lors d’égratignures ou d’écorchures, en cas d’insolations, lorsque la peau est très sèche ou très fortement irriguée, etc. on peut supposer que les nanoparticules ont un plus fort pouvoir de pénétration. Cependant il ne faut pas s'effrayer outre mesure car les nanoparticules sont incorporées dans une matrice de matière. C'est le cas des particules d'oxyde de titane contenues dans les crèmes solaires : ainsi emprisonnées dans un corps gras, elles sont inoffensives.
Comment éviter les nanoparticules dans vos cosmétiques
Pour savoir si une crème contient ou non des nanoparticules, vous pouvez vérifier si elle laisse un léger film blanc sur la peau : si c'est le cas, cela signifie qu'elle ne contient probablement pas de nanoparticules.
Pour en être plus certains, le mieux est de se tourner vers les cosmétiques labellisés bio, comme Ecocert et Cosmébio, qui ont exclus l’usage des nanoparticules en 2008. Et, pour ce qui est des crèmes solaires bio, celles-ci sont encore rares sur le marché, certains fabricants bio retardant leur lancement . Vous en trouverez toutefois sous les marques bio comme Bioregena, Lavera, Alpaderm, ou Snö Bioflowers, qui garantit un diamètre des particules supérieur à 200 nm.
Nanoparticules : un danger aussi pour l'environnement
Des études révèlent aussi la toxicité des nanoparticules pour les écosystèmes (notamment aquatiques). En mars 2009, une étude de l'Université de Toledo (Ohio) sur le dioxyde de titane (TiO2) présent dans certains cosmétiques affirme que ces nanoparticules, présentes dans les eaux traitées dans les stations d’épuration, seraient capables d’éliminer les micro-organismes qui jouent un rôle vital dans les éco-systèmes et participent au traitement de l’eau.
L'utilité des nanoparticules
Les nanoparticules offrent de nombreuses perspectives nombreuses et variées. A l'échelle du milliardième de mètre, les propriétés des particules ultrafines de matière sont différentes de celles qui sont plus grosses. D'où l'intérêt de ces nanomatériaux qui révolutionnent les propriétés de la matière. Intérêt pour les PUF provient de ce que plus elles sont petites plus on parvient à une frontière caractérisée par l'apparition de propriétés ou de comportements nouveaux: des matériaux isolants, opaques peuvent devenir respectivement conducteurs, transparents ou encore changer de couleur, devenir solubles, former spontanément des structures ordonnées. L'emploi de nanoparticules à grande échelle suppose cependant que soit mieux compris et maîtrisé leur impact sur la santé et l’environnement, de la fabrication à l’usage des produits concernés jusqu’à leur fin de vie.
Les nanoparticules d'or, un atout pour la santé
Des chercheurs travaillant à l'Institut Laue-Langevin et à l'université de Chicago ont montré que la charge des nanoparticules d'or, considérées par les grands groupes pharmaceutiques comme un vecteur d'avenir pour l'administration de médicaments anti-cancer, influe sur la manière dont ces nanoparticules interagissent avec la paroi externe qui protège les cellules. Ces observations, publiées dans Langmuir, présentent une importance cruciale. Elles marquent une étape importante vers une utilisation sûre des nanoparticules dans des applications biomédicales, et vers la mise au point de pratiques et de procédures qui permettront de les manipuler en toute sécurité lors de la fabrication de divers produits de consommation.
« Notre recherche met en évidence les risques que peut présenter un emploi prématuré des nanoparticules dans les produits d’usage quotidien alors que tous les aspects sécuritaires n’ont pas encore été cernés et étudiés. Compte tenu de l’augmentation constante de l’utilisation de nanomatières dans des produits de consommation, nous espérons provoquer une prise de conscience de l’importance d’une recherche systématique en « nanosécurité ». Les nanomatières peuvent certes ouvrir des perspectives passionnantes dans un très grand nombre d’applications, mais seulement s’il est établi qu’elles sont inoffensives pour l’homme et pour l’environnement. »
Pr.Sabrina Tatur de l’Institut Laue Langevin.
· Il apparaît qu'à de fortes concentrations, les paillettes d'or chargées positivement pénètrent profondément dans la paroi externe de la cellule et la détruisent tandis que les particules chargées négativement peuvent stabiliser la membrane.
· Les premières constatations d'un projet de recherche mené à l'ILL permettent de mieux comprendre comment manipuler et utiliser dans de bonnes conditions de sécurité ces nanoparticules qui peuvent rendre de précieux services.
Les nanoparticules, minuscules paillettes de matière dont la taille avoisine la millionième partie d'un grain de sable, sont de plus en plus employées dans un large éventail de produits commerciaux (habillement, récipients alimentaires, produits pharmaceutiques, cosmétiques, pneumatiques, appareils électroniques et optiques), mais cette utilisation est controversée. Les nanoparticules d'or, d'argent ou de cuivre, très couramment utilisées, pénètrent facilement les membranes organiques telles que les parois cellulaires et représentent, de ce fait, un danger potentiel pour la santé humaine et l'environnement. Il y a cependant un domaine dans lequel leur toxicité pourrait se révéler utile, et même sauver des vies.
L'un des grands défis de la médecine moderne est, en effet, de trouver des agents capables de cibler les cellules et de faire entrer les médicaments directement dans le tissu infecté. La recherche d'un vecteur adapté a mené au développement de la « nanomédecine » qui cherche notamment à programmer des nanoparticules pour qu'elles ciblent les cellules cancéreuses, permettant ainsi de réduire, voire de supprimer le recours à la chirurgie.
Parmi les diverses nanoparticules à la disposition de la science médicale, les grands groupes pharmaceutiques ont surtout resserré leur recherche sur la nanoparticule d'or. AstraZeneca a annoncé l'année dernière un projet de recherche sur un nouveau nanomédicament, le CYT-6091, à base de nanoparticules d'or .
Les nanoparticules d'or constituent des vecteurs d'administration particulièrement efficaces pour les raisons suivantes :
elles sont faciles à « charger » avec d'autres molécules (agents anticancéreux, par exemple) ; elles sont faciles à fabriquer ; elles sont chimiquement stables à l'intérieur du corps humain ; elles disposent d'un ensemble unique de propriétés optiques, électroniques et thermiques, qui permettent de les « activer » très facilement à l'intérieur du corps une fois qu'elles ont atteint le lieu ciblé.
Pour le moment, nous ne comprenons pas encore le détail des mécanismes d'interaction entre les nanoparticules et la membrane cellulaire qui protège nos cellules ; il est donc impossible d'évaluer leur degré de dangerosité. On ignore s'il ne sera jamais possible de maîtriser parfaitement leur capacité à entrer dans les cellules et à les détruire, et de l'utiliser positivement, par exemple pour lutter contre un cancer.
On sait, en revanche, que cette interaction dépend d'un ensemble complexe de paramètres, parmi lesquels la forme, la taille, la composition et la charge des nanoparticules. L'influence de ces paramètres sur l'interaction n'avait encore fait l'objet d'aucune étude systématique au niveau moléculaire.
Grâce aux neutrons et aux instruments de diffusion neutronique de pointe dont dispose l'Institut Laue-Langevin (ILL), une équipe composée de chercheurs de l'ILL et de l'Université de l'Illinois a commencé des recherches sur les changements physiques subis, au niveau moléculaire, par les parois des cellules au moment où elles entrent en contact avec des nanoparticules d'or de charges différentes.
Des groupes cationiques (chargés positivement) ou anioniques (chargés négativement) ont été ajoutés à la surface de nanoparticules d'or de 2 nm. Pour simuler les membranes cellulaires, l'équipe de recherche a utilisé deux couches de molécules de lipides maintenues à 20-30 Å l'une sur l'autre, produisant ensemble les propriétés dynamiques observées sur les membranes cellulaires. Les chercheurs ont ensuite appliqué les techniques de réflectométrie neutronique disponibles à l'ILL pour modéliser l'interaction entre la nanoparticule et la membrane cellulaire sur une fraction de l'échelle nanométrique.
Ils ont constaté que la charge de la surface de la nanoparticule jouait un rôle déterminant dans son interaction avec les lipides présents dans les membranes cellulaires. Les nanoparticules cationiques traversent directement la membrane lipidique et s'intègrent en profondeur dans la bicouche flottante, ce qui déstabilise suffisamment la structure de la membrane pour provoquer la destruction totale de la cellule à hautes concentrations. Les nanoparticules anioniques, en revanche, ne pénètrent pas du tout la membrane lipidique. Au contraire, à certaines concentrations, il a été constaté qu'elles empêchaient la décomposition de la membrane et l'aidaient à supporter certaines conditions extrêmes (pH élevé par exemple) qui auraient normalement dû la déstabiliser de manière significative.
« Que ces nanoparticules soient capables d’attaquer les couches externes des cellules est à la fois un sujet de préoccupation du point de vue de la santé en général et une source d’espoir pour les traitements médicaux. Il est clair qu’il est essentiel de comprendre comment ces interactions se produisent ; la découverte du rôle significatif que joue la charge dans le processus conduira à développer de nouvelles méthodes et procédures permettant de manipuler et d’utiliser en toute sécurité ces précieuses matières. »
Pr.Rob Barker de l’Institut Laue Langevin.