Comportement des nanoparticules de silice en milieu biologique ...

tel-00836093, version 1 - 20 Jun 2013
Chapitre 4 : Diffusion des nanoparticules de silice dans un hydrogel de collagène
La première différence concerne le signal total de fluorescence en sortie du gel après 72
heures et sa répartition en formes solubles et nanoparticules. En effet, on constate que pour
l’ensemble des particules positives, quelle que soit leur taille, la quantité de formes
fluorescentes ayant traversé le gel après 72 heures diminue d’environ 10 à 15% en présence
de cellules par rapport à la diffusion dans un gel sans cellule (figure 4.9 et tableau 4.3). Par
contre, dans le cas des particules négatives, on observe l’inverse, avec une augmentation de la
quantité de formes fluorescentes ayant traversé le gel après 72 heures (figure 4.9b). Par
ailleurs, la quantité de nanoparticules Si+60 et Si-10 ayant diffusé à 72 heures est affectée par
la présence de cellules mais pas celle des particules Si+200 et Si+10. En effet, pour Si+60
comme pour les particules Si-10, la quantité de nanoparticules à 72 heures double en présence
de cellules.
Nanoparticules NP formes
Valeur à 72 h Coefficient de diffusion
solubles
DNP
(10 7 m 2 .s -1 )
Dsoluble
(10 7 m 2 .s -1 )
kdissolution (10 4
mg.mL -1 .h -1 )
Si+200 12 ± 2 % 34 ± 2 % 11,1 22 9,6 ± 0,8 0,1
Si+60 16 ± 2 % 25 ± 2 % 3,0 5,5 0,58 ± 0,3 0,5
Si+10 34 ± 3 % 23 ± 2 % 5,0 3,1 0,17 ± 0,03 6
Si-10 46 ± 2 % 20 ± 2 % n.d. 3,7 0,11 ± 0,02 2,8
Tableau 4-3 : Paramètres de diffusion dans un gel de collagène à 3 mg/mL avec cellules
t0 (h)
Par ailleurs, la détermination des coefficients de diffusion à l’aide de la simulation numérique
montre que l’introduction de cellules dans les gels modifie la diffusion des particules,
notamment pour les particules Si+200 et Si-10. Le coefficient de diffusion n’a pas pu être
déterminé pour les particules Si-10 car le modèle utilisé ne permet pas d’ajuster la courbe
calculée aux points expérimentaux. Cette difficulté d’ajustement montre que la diffusion des
particules Si-10 est fortement perturbée dans les gels contenant des cellules.
L’augmentation de la diffusion des nanoparticules en présence de cellules pourrait être liée à
la modification du réseau de fibres de collagène par les fibroblastes. En effet, lorsque les
fibroblastes sont immobilisés dans des matrices lâches de collagène, ils vont remodeler la
matrice en exerçant des tractions sur les fibres de collagène pour obtenir un environnement
localement plus dense. Ce faisant, il peut se créer des chemins de diffusion, favorisée par un
diamètre de pores localement plus important. Dans ce cas, les particules rencontreront
statistiquement moins de fibres de collagène, avec lesquelles elles peuvent développer des
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