Nanomatériaux pour la médecine et l’environnement

En nanomédecine, il existe un besoin urgent de coatings adaptés à une large gamme de nanoparticules. Dans cette collaboration avec la société SPECIFIC POLYMERS, nous synthétisons des polymères à base de poly(éthylène glycol) et d’acides phosphoniques et montrons leur efficacité pour le coating de nanoparticules d’oxyde de cérium, de fer, de titane et d’aluminium.

Référence : V. Baldim, A. Graillot, N. Bia, C. Loubat and J.-F. Berret*, Mono- versus multi-phosphonic acid based PEGylated polymers for functionalization and stabilization of metal (Ce, Fe, Ti, Al) oxide nanoparticles in biological media, Advanced Materials Interfaces 6 (7), 1801814 (2019)

Cette revue retrace la collaboration avec la société SPECIFIC POLYMERS et les résultats obtenus depuis 2014 sur des polymères fonctionnels pour les applications en nanomédecine. Nous développons des coatings spécifiques pour la fonctionnalisation et de délivrance de nanoparticules in vivo pour l’imagerie IRM et le traitement de l’accident vasculaire cérébral.

Référence : J.-F. Berret* and A. Graillot, Versatile coating platform for metal oxide nanoparticles: applications to materials and biological science, Langmuir 38 (18), 5323–5338 (2022)

Le surfactant pulmonaire au niveau des alvéoles agit comme une barrière physique à la translocation systémique des nanoparticules inhalées dans le compartiment sanguin.

Référence : F. Mousseau*, C. Puisney, S. Mornet, R. Le Borgne, A. Vacher, M. Airiau, A. Baeza-Squiban and J.-F. Berret*, Supported pulmonary surfactant bilayers on silica nanoparticles: Formulation, stability and impact on lung epithelial cells, Nanoscale, 9, 14967-14978 (2017)

Sous exposition modérée à des nanoparticules, le fluide pulmonaire alvéolaire passe de l’état liquide à celui de gel, modifiant ses propriétés d’écoulement. Ces changements de viscosité peuvent alors entraver sa recirculation pendant la respiration et induire une toxicité physique.

Référence : L.P.A. Thai, F. Mousseau, E.K. Oikonomou, M. Radiom and J.-F. Berret*, Effect of Nanoparticles on the Bulk Shear Viscosity of a Biomimetic Lung Surfactant, ACS Nano 14, 466 – 475 (2020)

L’article décrit le développement d’un modèle d’interface air-tissu alvéolaire sur puce. Cette puce mime la dynamique d’expansion associée à la respiration et un environnement propice à la croissance de l’épithélium alvéolaire.

Référence :M. Radiom*, Y. He, J. Peng, A. Baeza-Squiban, J.-F. Berret, Y. Chen*, Alveolar mimics with periodic strain and its effect on the cell layer formation, Biotechnology and Bioengineering 117(9), 2827-2841 (2020)

La microrhéologie active utilisant des bâtonnets magnétiques permet de déterminer la viscosité et l’élasticité de mucus humain prélevé sur des patients

Reference: M. Radiom, R. Hénault, S. Mani, A. Grein Iankovski, X. Norel, J.-F. Berret*, Magnetic wire active microrheology of human respiratory mucus, Soft Matter 17, 7585–7595 (2021)

Nous étudions les propriétés de la barrière de l’épithélium respiratoire aux nanoparticules d’usure de freins en mesurant leur translocation, la production de mucus et de l’efficacité de la réparation.

Référence:Chloé Puisney-Dakhli, Mickael Tarraud , Yann Sivry, Jean-François Berret, Armelle Baeza Squiban*, Effects of brake wear nanoparticles on the protection and repair functions of the airway epithelium, Environmental pollution 327, 121554 (2023)

Les milieux aquatiques ou biologiques forment des milieux complexes pouvant éventuellement renfermer les éléments constitutifs des nanoparticules. Le traçage des nanomatériaux dans ces milieux constitue un véritable défi dans la mesure où ceux-ci ne se distinguent clairement ni par leur taille ni par leur composition.

Nous avons développé en collaboration avec l’IPGP une méthode analytique basée sur les isotopes minoritaires stables qui permet de suivre dans un milieu complexe des nanoparticules riches en éléments endogène du milieu et leurs produits de dégradation.

Référence: Nurul I. Supiandi, G. Charron, M. Tharaud, L. Cordier, J.-M. Guigner, M. F. Benedetti, and Y. Sivry*, Isotopically Labeled Nanoparticles at Relevant Concentrations: How Low Can We Go? The Case of CdSe/ZnS QDs in Surface Waters, Environmental Science and Technology 53, 2586–2594 (2019)

Reference: N. Izyan Supiandi, G. Charron, M. Tharaud, M. F. Benedetti & Y. Sivry*, Tracing multi-isotopically labelled CdSe/ZnS quantum dots in biological media, Scientific Reports 10, 2866 (2020)