Projet ANR-07-BLAN-0290 – ITC-NanoProbe : IsoThermal Calorimetry as a Probe of Interactions between Magnetic Nanoparticles, Plasma Proteins and Cells
Programme : Blanc (BLANC) 2007
Année de financement : 2007
Coordinateur du projet : CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR PARIS B (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR PARIS B)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; Centre national de la recherche scientifique; Institut polytechnique de Bordeaux
Montant : 340000.0 euros
Date de début : 2007
Durée : 36 mois
Résumé : 1 Contexte -  Les particules magnétiques sont actuellement utilisées dans de nombreuses applications en science des matériaux et en biomédecine. En biomédecine, elles sont utilisées comme agents de contraste en Imagerie par Résonance Magnétique. Leur accumulation spécifique dans des cellules ou dans des tissus permet grâce à la modification des temps de relaxation des protons, de visualiser des sites et des organes suspects. Les particules magnétiques jouent aussi un rôle crucial dans le marquage cellulaire, la séparation des acides nucléiques et des protéines, la délivrance de médicaments guidée magnétiquement et l'hyperthermie. Dans tous ces exemples, les applications ne sont possibles que si les nanoparticules sont stables et dispersées dans les conditions physiologiques. Si les particules s'agrègent, elles perdent certaines de leurs propriétés spécifiques, comme par exemple leur très grand rapport surface sur volume ou leur capacité de s'approcher au plus près d'un récepteur biologique. Durant ces dernières années, la fonctionnalisation des nanoparticules est devenue une thématique de recherche aux enjeux considérables. -  -  Pour accroître la stabilité colloïdale des dispersions magnétiques, les particules sont souvent utilisées en conjonction avec des polymères. Les polymères de faible poids moléculaire se sont révélés d'excellents agents de stabilisation. Ces polymères peuvent en effet être adsorbés en surface des particules et former une couronne diffuse dont le rôle est de diminuer les interactions attractives. -  -  L'approche globale de ce projet est basée sur la complexation électrostatique entre espèces de charges opposées. Cette approche utilise prioritairement les charges électrostatiques présentes sur les chaînes de polymères et à la surface des particules comme moteur de l'association. Pour ce projet, des nanoparticules magnétiques de 10 nm de diamètre et des polymères biocompatibles (tels que des polypeptides et des polysaccharides) seront synthétisés. -  -  2 objectifs -  le premier objectif est de développer des nanostructures fonctionnelles auto-assemblées possédant des morphologies hiérarchiques contrôlées. Ces nanostructures seront formées uniquement par liaison non-covalentes. Dans ce contexte, les particules et les polymères seront les briques de construction de nouveaux échafaudages colloïdaux, telles que des agrégats coeur-couronne, des amas ou des filaments de nanoparticules. Le second objectif est l'utilisation de la calorimétrie de titration isotherme (ITC) pour étudier et quantifier les interactions entre les nanostructures magnétiques et des entités biologiques. L'ITC est une technique thermodynamique qui permet le suivi de réactions physico-chimiques obtenues par addition de ligands. Cette technique a été développée pour étudier les liaisons spécifiques présentes dans des processus biologiques, notamment entre protéines. Dans ce travail, l'approche thermodynamique sera complétée par des études de caractérisation utilisant la diffusion (neutron, lumière, rayons x) et la microscopie (AFM, TEM, Fluorescence). -  -  3 Phases -  La première phase du projet sera de produire des nanostructures hybrides en suivant différentes voies. Dans ce contexte, nous chercherons à établir un lien entre la microstructure (obtenue par diffusion), la stabilité colloïdale et la thermodynamique (mesurée en ITC). Nous anticipons que des valeurs élevées des constantes de réactions exothermiques seront les garantes d'une adsorption forte et d'un coating résistant. -  -  Dans une deuxième phase, l'ITC servira à quantifier l'adsorption de protéines sur des particules magnétiques et sur des nanostructures. Nous chercherons dans ce cadre à modéliser l'opsonisation qui est le processus de capture d'éléments étrangers par les protéines plasmiques du sang. Notre approche in vitro de l'opsonisation consistera à étudier le comportement de phase et la thermodynamique des nanostructures dans des solvants de complexité croissante. Le