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
4.4 Conclusions sur la diffusion de nanoparticules de silice dans
des hydrogels de collagène
Cette étude a permis de mettre en évidence l’influence de différents paramètres sur la
diffusion de nanoparticules à travers un gel de collagène, ainsi que sur leur comportement au
sein du gel et leur incidence sur les cellules éventuellement présentes.
De façon générale, on a vu que l’ensemble des particules, entre 10 et 200 nm de diamètre,
positives ou négatives, sont capables de traverser un gel de collagène à 3 mg/mL, avec ou
sans cellules. Cependant, les caractéristiques des particules sont à prendre en considération
pour expliquer la différence de capacité à diffuser et de cinétique de diffusion. La capacité des
particules à diffuser est inversement proportionnelle à leur taille, contrairement à la vitesse de
diffusion, et est favorisée par une concentration en collagène plus faible. Par ailleurs, la
présence de cellules ne modifie pas les profils de diffusion, elle influence essentiellement la
répartition entre nanoparticules et formes solubles.
De plus, toutes les particules étudiées subissent une dissolution au sein du gel, processus
influencé par les interactions entre les nanoparticules et le matériau. Etant donné que la taille
et la charge de surface modifient les interactions des particules avec le collagène, ces
paramètres ont une influence sur la dissolution des particules : lorsque la taille diminue, la
quantité de formes solubles diffusantes est moins importante et la constante apparente de
dissolution diminue. Par ailleurs, les caractéristiques du gel de collagène vont, elles aussi,
influencer la dissolution des particules. La proportion de formes solubles dans la quantité
totale de formes fluorescentes ayant diffusé à 72 heures augmente lorsque la concentration en
collagène augmente, les formes solubles devenant la contribution majoritaire du signal. Enfin,
la présence des cellules modifie le comportement des particules au sein du gel. Cette
influence se fait en partie via l’internalisation des particules dans les cellules et en partie par
la fonction passive des cellules qui sont des obstacles pour la diffusion. Malgré cela, les
cellules ont un comportement prolifératif peu modifié par rapport à un gel témoin sans
particules.
Ces résultats pourraient être exploités pour développer un implant à base de collagène
intégrant des particules de silice qui pourrait libérer de façon progressive un principe actif par
dissolution lors de la diffusion vers la zone d’intérêt. L’étude de la compatibilité de ces
matériaux composites collagène-silice montre que l’ajout de silice sous différentes formes
améliore les propriétés mécaniques du matériau sans effet néfaste pour les cellules. Par
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