Comportement des nanoparticules de silice en milieu biologique ...

tel-00836093, version 1 - 20 Jun 2013
Chapitre 1 : Interactions des particules de silice avec le vivant
Par ailleurs, une étude récente a montré que certaines polyamines permettent de favoriser la
dissolution de nanoparticules de silice, en imposant localement une solvatation de la surface à
l’interface entre la particule et la molécule (Patwardhan 2011).
On ne peut donc pas donner de règle générale sur l’influence des molécules biologiques sur la
dissolution des nanoparticules de silice : elles peuvent aussi bien ralentir la dissolution que
servir de catalyseur.
- Caractéristiques des particules (taille, surface spécifique, nature de la surface)
Etant donné que la dissolution consiste en la libération d’acide silicique de la surface des
particules, plus la surface spécifique est grande plus la dissolution est importante. Ainsi des
particules poreuses ou possédant une nanotopographie importante subiront-elles une
dissolution plus rapide. Ceci implique aussi que plus les particules sont petites, plus leur
surface en contact avec l’environnement est importante, plus leur dissolution est rapide. De
même, des particules amorphes sont plus solubles que des particules cristallisées dans
lesquelles les interactions au sein du réseau sont plus importantes.
Par ailleurs, l’état d’agrégation des particules peut modifier leur dissolution. En effet, lorsque
les particules sont sous forme d’agrégats, une partie de la surface n’est pas en contact avec le
milieu environnant et ne peut donc subir de dissolution. Plus les particules sont agrégées, plus
la constante de dissolution diminue. Par ailleurs, la formation d’agrégats change la courbure
locale des particules et peut donc modifier la cinétique de dissolution en perturbant la couche
de diffusion qui entoure l’agrégat (Borm 2006). Cette couche correspond à la zone entourant
la surface dans laquelle se trouvent les molécules issues de la dissolution ; plus cette couche
est importante plus la dissolution ralentit.
Enfin, la nature de la surface (groupements chimiques présents en surface) a un rôle important
dans la dissolution puisqu’elle va modifier l’adsorption de protéines, qui peuvent accélérer ou
ralentir la dissolution. Ainsi le greffage en surface de polyéthylèneglycol permet-il de ralentir
la dégradation de particules de silice en milieu biomimétique (Cauda 2010). De même, la
fonctionnalisation de silice mésoporeuse avec des organosilanes (alkyl ou aminopropyl)
permet de la stabiliser en conditions physiologiques (Izquierdo-Barba 2010).
En conclusion, la dissolution des nanoparticules de silice dépend du milieu, de leur stabilité
colloïdale et de leurs caractéristiques (taille, charge de surface, porosité).
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