Etude in vitro de la toxicité de nanoparticules de boehmite.

Cette étude a pour objectif d'apporter des éléments de réponse à la compréhension de la nature et de l'origine des effets biologiques des nanoparticules (NP) de boehmite en réalisant des tests de contacts in vitro sur des macrophages de culture (RAW 264.7), les macrophages étant la cible cellulaire privilégiée au niveau du tractus respiratoire. Différents domaines de la réponse cellulaire en relation avec les propriétés physico-chimiques des particules ont été étudiés. Dans une première partie l activité biologique a été mesurée sur des NP de boehmite puis après broyage ou dispersion permettant d observer en particulier l influence de la taille des particules dans la réponse cellulaire.Les résultats soulignent que les particules industrielles de boehmite sont principalement caractérisées par une activité modérée au niveau de la réponse inflammatoire, mais sans effet cytotoxique ou sans stress oxydant significatif. Des différences en fonction de la taille des particules ont été observées sur les paramètres inflammatoire et cytotoxique.Toutefois, les mesures des biomolécules libérées dans les surnageants de culture cellulaire peuvent être biaisées par l adsorption de ces biomolécules sur les NP en présence. Ainsi, ce mécanisme d'adsorption doit être pleinement compris pour éviter une interprétation erronée des données obtenues. Dans un second temps l objectif a donc été d élaborer une méthodologie afin d évaluer les interactions organo-minérales en terme d affinité et de quantité de biomolécules adsorbées sur les nanoparticules à l équilibre thermodynamique et de déterminer une loi de correction. Dans ce contexte nous nous sommes intéressés en particulier au TNF-a.This study aimed at a better understanding of the biological effects of boehmite nanoparticles by carrying out in vitro tests using a macrophage-like cell line (RAW 264.7), as macrophages represent the first target cells in the respiratory tract. Different cellular responses: inflammation (evaluated by the release of TNF-a), cell death (assessed by the release of LDH), and oxidative stress (production of ROS) were studied in relation to physico-chemical properties of the particles. In the first part of this work, the biological activity was measured using boehmite nanoparticles obtained either from industrial environment or by hydrothermal synthesis, and after grinding or dispersion that enabled us to observe the influence of particle size on the cellular response.The results point out that industrial boehmite particles are mainly characterized by a moderate pro-inflammatory activity, no cytotoxic effect and no significant oxidative stress. Differences depending on the size of the particles were observed on the inflammatory and cytotoxic parameters.However, the assessment of biomolecules released into cell culture supernatants may be biased by the adsorption of biomolecules on the nanoparticles. Thus, the adsorption mechanism must be fully understood to avoid misinterpretation of the results. Therefore, the second aims of this work were to develop a methodology to assess the organo-mineral interactions in terms of affinity and quantity of biomolecules adsorbed on the nanoparticles at the thermodynamic equilibrium and to determine a correction law. We focused more specifically our study on TNF-a.ST ETIENNE-ENS des Mines (422182304) / SudocSudocFranceF

Study on the toxicity of inhaled alumina nanoparticles: impact of physicochemical properties and adsorption artifacts on the measurement of biological responses

International audienceThis work aims at developping a multidisciplinary approach to highlight the correlation between the toxicity of alumina engineered nanoparticles (NP) and their physicochemical characteristics. Accuracy of measurements depends on cell production after contact with particles, but also depends on the ability of biomolecules to get adsorbed on the NP [1]. That's why, mechanisms of biomolecules adsorption on NP must be fully understood to avoid misinterpretation of data

Study of the toxicity of inhaled ultrafine engineered powder: example of boehmite nanoparticles

International audienceBoehmite nanoparticles (NP) can be used as a vector for vaccines, replacing conventional adjuvants but also in industry as abrasives, catalysts, substrates for electronic circuits, refractory materials. Thus, the boehmite NP constitutes a good model of study taking into account its various applications: in the industry as well as in the nanomedecine field. This important use of boehmite NP makes particular interest of the evaluation of its potential toxicity. Some toxicological works have been yet performed, the health risk induced by boehmite NP is still not completely characterized. Nevertheless, some authors have shown from In vitro experiments that the boehmite can cause an inflammation characterized by production of IL-8 and a certain cytotoxicity associated with a LDH release. As a result, the boehmite NP must be considered as potential risk factors for health

New insight into artifactual phenomena during <i>in vitro</i> toxicity assessment of engineered nanoparticles: Study of TNF-α adsorption on alumina oxide nanoparticle

International audienceBiomolecules can be adsorbed on nanoparticles (NPs) and degraded during in vitro toxicity assays. These artifactual phenomena could lead to misinterpretation of biological activity, such as false-negative results. To avoid possible underestimation of cytokine release after contact between NP and cells, we propose a methodology to account for these artifactual phenomena and lead to accurate measurements. We focused on the pro-inflammatory cytokine tumor necrosis factor TNF-α. We studied well-characterized boehmite engineered NP [aluminum oxide hydroxide, AlO(OH)]. The rate of TNF-α degradation and its adsorption (on boehmite and on the walls of wells) were determined in cell-free conditions by adding a known TNF-α concentration (1500 pg/ml) under various experimental conditions. After a 24-h incubation, we quantified that 7 wt.% of the initial TNF-α was degraded over time, 6 wt.% adsorbed on the walls of 96-well plates, and 13 wt.% adsorbed on the boehmite surface. Finally, boehmite NP were incubated with murine macrophages (RAW 264.7 cell line). The release of TNF-α was assessed for boehmite NP and the experimental data were corrected considering the artifactual phenomena, which accounted for about 20-30% of the tota

Toxicity assessment of nanoparticles: impact of physico-chemical properties and adsorption artefacts on biological responses

International audienceIn medicine, the uses of nanoparticles (NP) offer new perspectives in imaging (Wagner, 2006), drug delivery (Salmaso, 2004) or radiotherapy (Hainfeld, 2004). However, questions about potential toxic and deleterious effects of nano-structured materials have been raised (Hoet, 2004; Maynard, 2006). Our objective is to develop standardized methods to assess NP toxicity on alveolar macrophages. However, the measurement of biomolecules released in the cell culture supernatants can be modified by their adsorption on the NP. Thus, this adsorption mechanism must be fully understood to avoid misinterpretation of data

Toxicity of boehmite nanoparticles: impact of the ultrafine fraction and of the agglomerates size on cytotoxicity and pro-inflammatory response

International audienceBoehmite (γ-AlOOH) nanoparticles (NPs) are used in a wide range of industrial applications. However, little is known about their potential toxicity. This study aimed at a better understanding of the relationship between the physico-chemical properties of these NPs and their in vitro biological activity. After an extensive physico-chemical characterization, the cytotoxicity, pro-inflammatory response and oxidative stress induced by a bulk industrial powder and its ultrafine fraction were assessed using RAW264.7 macrophages. Although the bulk powder did not trigger a significant biological activity, pro-inflammatory response was highly enhanced with the ultrafine fraction. This observation was confirmed with boehmite NPs synthesized at the laboratory scale, with well-defined and tightly controlled physico-chemical features: toxicity was increased when NPs were dispersed. In conclusion, the agglomerates size of boehmite NPs has a major impact on their toxicity, highlighting the need to study not only raw industrial powders containing NPs but also the ultrafine fractions representative of respirable particles. Read More: http://informahealthcare.com/doi/abs/10.3109/08958378.2014.92599

In vitro study of boehmite nanoparticles toxicity.

Cette étude a pour objectif d'apporter des éléments de réponse à la compréhension de la nature et de l'origine des effets biologiques des nanoparticules (NP) de boehmite en réalisant des tests de contacts in vitro sur des macrophages de culture (RAW 264.7), les macrophages étant la cible cellulaire privilégiée au niveau du tractus respiratoire. Différents domaines de la réponse cellulaire en relation avec les propriétés physico-chimiques des particules ont été étudiés. Dans une première partie l’activité biologique a été mesurée sur des NP de boehmite puis après broyage ou dispersion permettant d’observer en particulier l’influence de la taille des particules dans la réponse cellulaire.Les résultats soulignent que les particules industrielles de boehmite sont principalement caractérisées par une activité modérée au niveau de la réponse inflammatoire, mais sans effet cytotoxique ou sans stress oxydant significatif. Des différences en fonction de la taille des particules ont été observées sur les paramètres inflammatoire et cytotoxique.Toutefois, les mesures des biomolécules libérées dans les surnageants de culture cellulaire peuvent être biaisées par l’adsorption de ces biomolécules sur les NP en présence. Ainsi, ce mécanisme d'adsorption doit être pleinement compris pour éviter une interprétation erronée des données obtenues. Dans un second temps l’objectif a donc été d’élaborer une méthodologie afin d’évaluer les interactions organo-minérales en terme d’affinité et de quantité de biomolécules adsorbées sur les nanoparticules à l’équilibre thermodynamique et de déterminer une loi de correction. Dans ce contexte nous nous sommes intéressés en particulier au TNF-α.This study aimed at a better understanding of the biological effects of boehmite nanoparticles by carrying out in vitro tests using a macrophage-like cell line (RAW 264.7), as macrophages represent the first target cells in the respiratory tract. Different cellular responses: inflammation (evaluated by the release of TNF-α), cell death (assessed by the release of LDH), and oxidative stress (production of ROS) were studied in relation to physico-chemical properties of the particles. In the first part of this work, the biological activity was measured using boehmite nanoparticles obtained either from industrial environment or by hydrothermal synthesis, and after grinding or dispersion that enabled us to observe the influence of particle size on the cellular response.The results point out that industrial boehmite particles are mainly characterized by a moderate pro-inflammatory activity, no cytotoxic effect and no significant oxidative stress. Differences depending on the size of the particles were observed on the inflammatory and cytotoxic parameters.However, the assessment of biomolecules released into cell culture supernatants may be biased by the adsorption of biomolecules on the nanoparticles. Thus, the adsorption mechanism must be fully understood to avoid misinterpretation of the results. Therefore, the second aims of this work were to develop a methodology to assess the organo-mineral interactions in terms of affinity and quantity of biomolecules adsorbed on the nanoparticles at the thermodynamic equilibrium and to determine a correction law. We focused more specifically our study on TNF-α

Etude in vitro de la toxicité de nanoparticules de boehmite.

This study aimed at a better understanding of the biological effects of boehmite nanoparticles by carrying out in vitro tests using a macrophage-like cell line (RAW 264.7), as macrophages represent the first target cells in the respiratory tract. Different cellular responses: inflammation (evaluated by the release of TNF-α), cell death (assessed by the release of LDH), and oxidative stress (production of ROS) were studied in relation to physico-chemical properties of the particles. In the first part of this work, the biological activity was measured using boehmite nanoparticles obtained either from industrial environment or by hydrothermal synthesis, and after grinding or dispersion that enabled us to observe the influence of particle size on the cellular response.The results point out that industrial boehmite particles are mainly characterized by a moderate pro-inflammatory activity, no cytotoxic effect and no significant oxidative stress. Differences depending on the size of the particles were observed on the inflammatory and cytotoxic parameters.However, the assessment of biomolecules released into cell culture supernatants may be biased by the adsorption of biomolecules on the nanoparticles. Thus, the adsorption mechanism must be fully understood to avoid misinterpretation of the results. Therefore, the second aims of this work were to develop a methodology to assess the organo-mineral interactions in terms of affinity and quantity of biomolecules adsorbed on the nanoparticles at the thermodynamic equilibrium and to determine a correction law. We focused more specifically our study on TNF-α.Cette étude a pour objectif d'apporter des éléments de réponse à la compréhension de la nature et de l'origine des effets biologiques des nanoparticules (NP) de boehmite en réalisant des tests de contacts in vitro sur des macrophages de culture (RAW 264.7), les macrophages étant la cible cellulaire privilégiée au niveau du tractus respiratoire. Différents domaines de la réponse cellulaire en relation avec les propriétés physico-chimiques des particules ont été étudiés. Dans une première partie l’activité biologique a été mesurée sur des NP de boehmite puis après broyage ou dispersion permettant d’observer en particulier l’influence de la taille des particules dans la réponse cellulaire.Les résultats soulignent que les particules industrielles de boehmite sont principalement caractérisées par une activité modérée au niveau de la réponse inflammatoire, mais sans effet cytotoxique ou sans stress oxydant significatif. Des différences en fonction de la taille des particules ont été observées sur les paramètres inflammatoire et cytotoxique.Toutefois, les mesures des biomolécules libérées dans les surnageants de culture cellulaire peuvent être biaisées par l’adsorption de ces biomolécules sur les NP en présence. Ainsi, ce mécanisme d'adsorption doit être pleinement compris pour éviter une interprétation erronée des données obtenues. Dans un second temps l’objectif a donc été d’élaborer une méthodologie afin d’évaluer les interactions organo-minérales en terme d’affinité et de quantité de biomolécules adsorbées sur les nanoparticules à l’équilibre thermodynamique et de déterminer une loi de correction. Dans ce contexte nous nous sommes intéressés en particulier au TNF-α

Étude de la toxicité par inhalation de poudres industrielles ultrafines

International audienceLes particules ultrafines sont considérées comme des facteurs de risque potentiels pour la santé au travail. Bien que le risque sanitaire induit par les nanoparticules soit encore assez mal caractérisée, les nanos-aérosols présents dans les ambiances industrielles correspondent déjà à de forts enjeux de prévention après les effets dévastateurs de l'exposition à l'amiante. Lors des différentes étapes du procédé de synthèse des nanoparticules, il existe un risque d'inhalation. Les particules fines et ultrafines vont pouvoir ainsi pénétrer puis se déposer dans les différentes parties du tractus respiratoire. Les macrophages alvéolaires, présents au sein de l'appareil respiratoire, participent à la barrière défensive de l'organisme. Ces cellules ont une activité de phagocytose qui leur permet d'internaliser les nanoparticules étrangères afin de tenter de les éliminer. Au cours de ce processus biologique, les particules inhalées peuvent se révéler toxique. Elles peuvent en effet engendrer des symptômes respiratoires, provoqués par une inflammation, pouvant conduire à un risque oncogène.Descripteurs : toxicité, particules inhalées ; particules ultrafines ; macrophages alvéolaires ; nanos-aérosols ; Méthodes En raison des risques potentiels encourus dans le cadre d'une exposition aux nanoparticules, il est indispensable d'évaluer leur toxicité. Des études préliminaires montrent que les paramètres physico-chimiques des nanoparticules (composition chimique et structurale, propriétés de emse-00583166, version 1 - 7 Apr 2011 Manuscrit auteur, publié dans "Bulletin du cancer 96 (2009) S5" surface, caractéristiques morphologiques...) ont une grande influence sur l'activité biologique mesurée. L'objectif de ce travail est ainsi de caractériser puis interpréter la toxicité par inhalation de poudres industrielles ultrafines. Pour ce faire, différentes évaluations biologiques in vitro seront réalisées à partir d'une lignée de macrophages alvéolaires. Cette étude permettra de mettre en évidence la corrélation entre le niveau de toxicité induit par les nanoparticules (réaction inflammatoire, stress oxydant, mort cellulaire, génotoxicité) et leurs caractéristiques physicochimiques

Étude de la toxicité par inhalation de poudres industrielles ultrafines

International audienceLes particules ultrafines sont considérées comme des facteurs de risque potentiels pour la santé au travail. Bien que le risque sanitaire induit par les nanoparticules soit encore assez mal caractérisée, les nanos-aérosols présents dans les ambiances industrielles correspondent déjà à de forts enjeux de prévention après les effets dévastateurs de l'exposition à l'amiante. Lors des différentes étapes du procédé de synthèse des nanoparticules, il existe un risque d'inhalation. Les particules fines et ultrafines vont pouvoir ainsi pénétrer puis se déposer dans les différentes parties du tractus respiratoire. Les macrophages alvéolaires, présents au sein de l'appareil respiratoire, participent à la barrière défensive de l'organisme. Ces cellules ont une activité de phagocytose qui leur permet d'internaliser les nanoparticules étrangères afin de tenter de les éliminer. Au cours de ce processus biologique, les particules inhalées peuvent se révéler toxique. Elles peuvent en effet engendrer des symptômes respiratoires, provoqués par une inflammation, pouvant conduire à un risque oncogène.Descripteurs : toxicité, particules inhalées ; particules ultrafines ; macrophages alvéolaires ; nanos-aérosols ; Méthodes En raison des risques potentiels encourus dans le cadre d'une exposition aux nanoparticules, il est indispensable d'évaluer leur toxicité. Des études préliminaires montrent que les paramètres physico-chimiques des nanoparticules (composition chimique et structurale, propriétés de emse-00583166, version 1 - 7 Apr 2011 Manuscrit auteur, publié dans "Bulletin du cancer 96 (2009) S5" surface, caractéristiques morphologiques...) ont une grande influence sur l'activité biologique mesurée. L'objectif de ce travail est ainsi de caractériser puis interpréter la toxicité par inhalation de poudres industrielles ultrafines. Pour ce faire, différentes évaluations biologiques in vitro seront réalisées à partir d'une lignée de macrophages alvéolaires. Cette étude permettra de mettre en évidence la corrélation entre le niveau de toxicité induit par les nanoparticules (réaction inflammatoire, stress oxydant, mort cellulaire, génotoxicité) et leurs caractéristiques physicochimiques