Des modèles complets pour faciliter la conception de nanoparticules sûres
La complexité des nanomatériaux fait que la modélisation est une méthode bien plus rapide, économique et probablement plus exacte que les tests, pour évaluer leur activité et leur toxicité biologiques. Les chercheurs du projet financé par l'UE intitulé NANOTRANSKINETICS (Modelling basis and kinetics of nanoparticle interaction with membranes, uptake into cells, and sub-cellular and inter-compartmental transport) ont développé des modèles mathématiques se concentrant sur quatre niveaux de transport et de cinétique de nanoparticules (NP) dans les systèmes biologiques. Les interactions avec les fluides biologiques sur les propriétés physicochimiques des NP sont les premiers effets des interactions avec les NP. Par exemple, une nanoparticule placée dans un fluide biologique s'entoure d'une couronne de molécules suite à l'adhérence de protéines et de lipides venant de l'environnement biologique. Cette couronne modifie les interactions des nanoparticules avec les cellules et les tissus. Le niveau suivant est celui de l'interaction des nanoparticules avec la matrice extracellulaire et les membranes entourant les cellules, suivi par la cinétique de l'absorption par la cellule, le transport à l'intérieur et la répartition finale dans la cellule. Enfin, les scientifiques modélisent la cinétique des nanoparticules lors de leur passage à travers des barrières biologiques, comme la barrière hémato-encéphalique (BHE). Les chercheurs ont enregistré des progrès notables sur le développement du modèle aux quatre niveaux. D'autres expériences ciblées impliquant des données microscopiques sur l'interaction des NP avec les cellules parallèlement à une application des modèles en développement ont produit des quantités considérables de données de haute qualité. La collaboration étroite entre les chercheurs et les experts du domaine a fortement été encouragée. Les facteurs critiques des données ont été identifiés pour être intégrés dans les modèles et les bases de données. Les chercheurs ont également validé des modèles en utilisant des données physico-chimiques par le biais de la cartographie de l'épitope de la couronne et des modèles de foie in vitro pour déterminer les interactions avec les récepteurs cellulaires. Une suite d'applications développées par les chercheurs du projet servant à prédire la formation des complexes de NP a été diffusée aux projets financés par l'UE en plus des facteurs nécessaires pour reproduire les ensembles de données expérimentales. On ignore très largement l'impact sur l'homme et l'environnement des nombreuses nanoparticules déjà utilisées ou qui approchent la commercialisation. Les outils de modélisation de NANOTRANSKINETICS pourront aborder l'urgence des évaluations de toxicité de ces matériaux. De plus, ces outils permettront de poser les fondements pour la conception et la réglementation des prochaines NP, pour assurer une utilisation sûre.
Mots‑clés
Modèles, nanoparticules, transport, cinétique, systèmes biologiques
