De nouveaux biocides "Safer-by-Design" à base d'assemblages de nanoparticules d'argent

Publié par Redbran le 14/09/2020 à 13:00
Source: CEA IRIG
Des chercheurs de l'Irig ont développé un nouveau concept Safer-by-Design de nanomatériaux qui consiste en un assemblage de nanoparticules d'argent reliées entre elles par une molécule bio-inspirée. Ce nanomatériau aux propriétés biocides libère des ions Ag(I) de manière lente et contrôlée, contrairement aux AgNP utilisées actuellement qui subissent des processus non contrôlés de transformations et de libérations des produits.


Structure de la molécule tripodale L3S bioinspirée.

Les nanoparticules d'argent (L’argent ou argent métal est un élément chimique de symbole Ag — du latin Argentum — et de numéro atomique 47.) (AgNP) sont des biocides (bactéricide et virucide) efficaces utilisés dans les produits de consommation et les dispositifs médicaux. Leur activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) est due à leur capacité à libérer des ions Ag(I) bio-disponibles, ce qui en fait des biocides à activité prolongée. Néanmoins, les AgNP sont généralement rapidement relarguées du produit ce qui limite leur action dans le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.). En outre, les AgNP sont très sensibles à divers environnements chimiques qui peuvent entraîner leur transformation, diminuant ainsi leur activité. Dans l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout »,...), bien qu'utile, l'utilisation généralisée des AgNP entraîne une résistance bactérienne et des problèmes de sécurité sanitaire (Comme son nom l'indique la sécurité sanitaire traite de la sécurité et de la gestion du risque concerne la santé.), nécessitant d'innover vers des produits plus sûrs pour l'Homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme prépubère est...) et l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend actuellement à...).

Des chercheurs de l'Irig, soutenus par l'UGA, le CEA et le LabEx SERENADE ont développé un nouveau concept Safer-by-Design de nanomatériaux. Il consiste en un assemblage de nanoparticules d'argent reliées entre elles par une molécule bio-inspirée (Figure) qui se lie de manière covalente à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) des nanoparticules par ses trois fonctions thiols. Il en résulte un nanomatériau (Un nanomatériau est un matériau possédant des propriétés particulières à cause de sa structure nanométrique. Elle est habituellement issue de la...) qui peut libérer des ions Ag(I) de manière lente et contrôlée, contrairement aux AgNP utilisées actuellement comme biocides qui subissent des processus non contrôlés de transformations et de libérations des produits. Les assemblages d'AgNP qui ont été mis au point (Graphie) permettent l'établissement d'un échafaudage qui protège les nanoparticules contre les transformations massives induites par les diverses conditions environnementales. En outre, ces architectures (Architectures est une série documentaire proposée par Frédéric Campain et Richard Copans, diffusé sur Arte depuis 1995.) n'empêchent pas la libération de l'Ag(I) mais la ralentissent seulement, fournissant un nanomatériau qui peut être considéré comme un nouveau biocide prometteur plus sûr.


Assemblages d'AgNP visualisés par cryo-microscopie électronique.

L'activité biologique d'assemblages de différents diamètres a été comparée à celle des AgNP initiales afin de mieux comprendre leur potentiel en tant que biocide et leur toxicité (La toxicité (du grec τοξικότητα toxikótêta) est la mesure de la capacité d’une substance à provoquer des effets néfastes et mauvais pour la santé...) pour l'homme. Les résultats montrent que tous les assemblages possèdent une activité anti-bactérienne contre des bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des...) à gram non seulement négatif mais également positif. Ce dernier point est particulièrement intéressant car les AgNP ne sont généralement pas actives contre ce type de bactéries, notamment en raison de leur capacité à modifier la surface des nanoparticules. De plus, aucune toxicité des assemblages d'AgNP n'a été observée lors de l'exposition d'une lignée cellulaire d'hépatocarcinome humain à ceux-ci. Les assemblages d'AgNP possèdent donc une activité biocide à large spectre, et leur cytotoxicité envers les cellules eucaryotes est fortement abaissée par rapport à celle d'AgNP seules.

Ainsi, les assemblages de nanoparticules d'argent peuvent être considérés comme les éléments de base des futurs (Futurs est une collection de science-fiction des Éditions de l'Aurore.) biocides conçus dans une perspective de sécurité sanitaire. La libération d'ions Ag(I) de ces assemblages est modulable et leur faible sensibilité au milieu environnant en font un biocide de longue durée dont les risques pour l'homme et l'environnement sont considérablement réduits par rapport aux technologies actuellement utilisées.

Note:
LabEx SERENADE est l'acronyme de Laboratory of Excellence for Safe(r) Ecodesign Research and Education applied to NAnomaterial DEvelopment (Development est une revue scientifique bimensuelle à comité de lecture couvrant tous les champs de la génétique évolutive du...).


Publication:
Marchioni M, Veronesi G, Worms I, Ling WL, Gallon T, Leonard D, Gateau G, Chevallet M, Jouneau PH, Carlini L, Battocchio C, Delangle P, Michaud-Soret I and Deniaud A
Safer-by-design biocides made of tri-thiol bridged silver nanoparticle assemblies.
Nanoscale Horizons, 2020.
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