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
Les caractéristiques des nanoparticules ont une influence notable sur leur capacité de
diffusion ainsi que sur leur comportement au sein du gel. Plus la taille diminue plus les
particules diffusent, avec une cinétique proportionnelle à leur taille. En parallèle, plus la taille
diminue, moins la quantité de formes solubles diffusant est importante et plus la constante
apparente de dissolution diminue.
Par ailleurs, les caractéristiques du gel de collagène vont, elles aussi, influencer la diffusion
des particules. Plus la concentration en collagène augmente, entre 1,5 et 5 mg/mL, moins il y
a de diffusion de nanoparticules et de formes solubles. Par contre, lorsque la concentration en
collagène augmente, les formes solubles deviennent la contribution majoritaire du signal de
diffusion.
Enfin, la présence de cellules a une influence. Bien que ne changeant pas les évolutions en
fonction de la taille et de la charge des particules, la présence des cellules modifie le
comportement des particules au sein du gel. Cette influence se fait en partie de façon passive,
les cellules étant considérées comme des objets présents sur le trajet de diffusion, et en partie
de façon active par l’internalisation des particules dans les cellules ou par la restructuration du
réseau de fibres de collagène. Malgré cela, les cellules ont un comportement prolifératif peu
modifié par rapport à un gel témoin sans particules.
L’étude de la toxicité des particules sur les cellules montre qu’il est important de s’intéresser
à la question de la dose lors de l’exposition. Des études en 2 dimensions sur des cellules
peuvent amener à des conclusions non transposables directement à une exposition réelle. En
effet, lorsque les cellules sont dans un environnement tridimensionnel, ce dernier a un rôle
important vis-à-vis des nanoparticules : adsorption, apport progressif par limitation de la
diffusion vers les cellules. Des matériaux de culture en trois dimensions des cellules peuvent
donc permettre l’évaluation et l’optimisation de nanoparticules, utilisées comme vecteurs de
principes actifs, dans des conditions proches de la réalité (Goodman, 2008).
De plus, cette étude montre que les nanoparticules de silice sont capables de traverser un gel
de collagène avec des concentrations allant de 1,5 à 5 mg/mL. Ces gels de collagène
constituent un modèle très simplifié du derme. En effet, dans ce modèle il est réduit à une
seule protéine : le collagène de type I, sans tenir compte des autres biomolécules qui peuvent
avoir un rôle non négligeable. De plus, dans les gels modèles, la concentration est inférieure à
la concentration réelle rencontrée dans le derme. Malgré cela, cette étude permet d’apporter
quelques éléments de compréhension des interactions des nanoparticules dans une matrice de
collagène, et montre que les particules de silice sont capables de traverser cette matrice pour
des diamètres allant de 10 à 200 nm et avec des charges de surface positives ou négatives.
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