Nanotoxicologie : utilisation expérimentale

Table des matières:


Conseils de stockage et de manipulation

Les nanoparticules peuvent être extrêmement sensibles à leur environnement et nécessitent un stockage et une manipulation soigneux. Voici quelques conseils pour maintenir la stabilité des nanoparticules :

  • Minimisez la durée pendant laquelle les nanoparticules sont exposées à la lumière, à la chaleur ou à l'air en les stockant dans l'obscurité, en conservant les matériaux au réfrigérateur et en rebouchant les bouteilles immédiatement après utilisation. 
  • Aliquoter en versant au lieu d'insérer un embout de pipette directement dans le flacon. Si nécessaire, rincez abondamment la pointe de la pipette avec de l'eau très pure avant de l'immerger. 
  • Agiter vigoureusement le flacon ou le récipient avant utilisation. Les nanoparticules métalliques se déposeront sur une période de plusieurs jours mais devraient facilement se disperser sans sonication en les secouant

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Vérifier la stabilité des nanoparticules

Des procédures de stockage et de manipulation minutieuses doivent être suivies afin de garantir que les nanoparticules restent stables pendant le stockage. Selon les propriétés physiques et chimiques des nanoparticules, elles peuvent être sensibles à la lumière, à la température et à l'exposition à l'air. Pour garantir la reproductibilité et la pertinence des expériences, des tests doivent être effectués avant que les nanoparticules ne soient utilisées dans des expériences. En fonction du matériel disponible dans chaque laboratoire, les tests suivants peuvent être effectués :

  1. Identification visuelle : les nanoparticules d'argent et d'or ont une couleur unique en solution en raison de l'effet de résonance plasmonique. La couleur de la solution doit être observée lorsque les nanoparticules arrivent et tout changement de couleur au fil du temps indique que les nanoparticules ont changé. Si des particules plus grosses flottent dans la solution, cela indique une agglomération et des tests supplémentaires doivent être effectués.
  2. Spectroscopie UV-Visible : la mesure de l'absorption d'une solution de nanoparticules en fonction de la longueur d'onde (généralement entre 400 et 1 000 nm) est l'une des meilleures méthodes de suivi de la stabilité des nanoparticules. Une fois les nanoparticules arrivées, un spectre UV-visible de base doit être acquis et comparé aux mesures futures. 
  3. Diffusion dynamique de la lumière (DLS) : DLS surveille le diamètre hydrodynamique des nanoparticules en fonction du temps et est sensible à l'agglomération des nanoparticules. L'établissement d'une lecture de base puis le suivi du diamètre du DLS en fonction du temps fourniront des données sur la stabilité du système de nanoparticules. 
  4. Microscopie électronique à transmission (TEM) : la TEM peut être utilisée pour confirmer les distributions de taille et de forme fournies par nanoComposix. De plus, un phénomène connu sous le nom de maturation d'Ostwald se produit avec les petites nanoparticules. Cet effet peut augmenter la distribution de taille d’un échantillon de nanoparticules même si aucune agglomération ne se produit. La base de cet effet est que le taux de dissolution des ions métalliques de la surface des nanoparticules plus petites est supérieur à celui de la surface des nanoparticules plus grosses. Lorsque les ions se réabsorbent à la surface des nanoparticules, les nanoparticules les plus grosses se développent aux dépens des nanoparticules plus petites, ce qui entraîne une distribution de tailles accrue. Il s’agit principalement d’un problème pour les solutions à forte concentration de petites nanoparticules (< 10 nm de diamètre). Les mesures TEM détermineront s'il y a eu un changement dans la distribution des tailles via Ostwald Ripening. 

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Agglomération après exposition aux médias

Lorsque les nanoparticules sont exposées à des solutions à haute teneur en sel telles que celles présentes dans la plupart des milieux biologiquement compatibles, une agglomération peut se produire. Selon le matériau, la taille et la surface des nanoparticules, l’agglomération peut se produire instantanément ou sur plusieurs jours. Une fois les particules agglomérées, elles se comportent comme des particules beaucoup plus grosses et peuvent avoir des vitesses de sédimentation rapides, ce qui complique la mesure de la dose. 

Il est essentiel de comprendre le taux d’agglomération des nanoparticules dans le système cible. En raison de la présence de cellules ou d’autres matériaux biologiques ou environnementaux, il n’est souvent pas possible de surveiller directement l’état d’agglomération une fois les nanoparticules délivrées. Par conséquent, il est fortement recommandé que les études de stabilité soient réalisées dans un milieu exempt de particules, proche de l’environnement cible. La surveillance du spectre UV-Visible ou du diamètre hydrodynamique du DLS au fil du temps fournira des informations sur le taux d'agglomération. Si le taux est rapide, des précautions supplémentaires doivent être prises pour garantir que le timing associé aux événements de dosage est soigneusement géré afin de garantir que les nanoparticules sont dans un état d'agglomération reproductible lorsqu'elles sont introduites dans l'expérience.

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Dissolution

Pour les nanoparticules telles que l'argent, la libération d'ions depuis la surface est un élément important de la toxicité des nanoparticules. Les taux de dissolution dépendent de la surface, de la taille, de la température et de l'exposition à l'air des nanoparticules (principalement en raison de l'oxygène et du soufre). Les taux de dissolution sont mesurés en isolant les nanoparticules de la solution par filtration ou centrifugation, puis en mesurant la concentration résiduelle en ions argent. Puisque les ions métalliques sont connus pour avoir un effet sur le biote, il est important de comprendre la contribution de la toxicité due aux nanoparticules et aux ions libres en solution. 

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