Développement et évaluation d'un système de détermination semi-quantitative des propriétés physiques de la peau après exposition aux nanoparticules d'argent

Introduction

Les récents progrès technologiques en nanotechnologie ont accéléré le développement de nanoparticules modifiées (ENP) qui sont des particules inférieures à 100 nm. En raison de leurs propriétés bénéfiques, telles qu'une pénétration tissulaire et une réaction de surface améliorées, par rapport aux matériaux de taille micro ou plus grande, les ENP sont largement utilisées dans divers produits, notamment les cosmétiques, les aliments et les médicaments [1,2,3]. Par exemple, les nanoparticules d'argent (nAgs), l'un des types les plus courants d'ENP, sont incorporées dans les cosmétiques en raison de leurs propriétés antibactériennes résultant d'une libération constante d'ions d'argent (Ag ⁺ ) [4, 5]. Cependant, les propriétés physico-chimiques uniques associées à la petite taille des particules de nAg peuvent être dangereuses. Il est connu que ces particules peuvent perturber des barrières autrement impénétrables, telles que la barrière hémato-encéphalique, et induire une inflammation [6]. De plus, certaines études ont rapporté que les ENP peuvent pénétrer la barrière cutanée [7,8,9]. Par conséquent, pour déterminer la sécurité d'une utilisation continue de ces particules, il est important de comprendre les effets toxiques associés aux ENP contenant des nAg en étudiant la dynamique de ces particules dans les tissus, tels que la peau.

Afin d'assurer la sécurité, il est indispensable de comprendre les risques possibles associés à l'utilisation des ENP, ce qui implique les concepts intégratifs de « dangers » (toxicité potentielle) et de « conditions d'exposition ». Alors que les dangers des ENP ont été analysés dans le monde entier, seules quelques études ont examiné les conditions relatives à l'exposition aux ENP [10]. En particulier, il a été rapporté que les nAgs et Ag ⁺ peuvent modifier leurs propriétés physiques dans le corps. Par exemple, l'ionisation des nAgs entraîne la formation de nAgs avec une taille de particule plus petite et la libération d'Ag ⁺ [11]. A l'inverse, des nAgs ayant une petite taille de particule peuvent être détectés dans l'épithélium intestinal de rats après administration orale d'acétate d'argent [12]. De plus, nous avons récemment signalé que par rapport aux plus petits nAgs et Ag ⁺ , les nAgs plus gros sont plus facilement trouvés dans le lait maternel des souris allaitantes exposées à ces nAgs [13]. Par conséquent, les nAgs peuvent modifier leurs propriétés physiques dans le corps, ce qui entraîne à son tour un changement de cinétique. Ainsi, afin de comprendre les risques encourus, il est nécessaire d'évaluer les propriétés physiques, telles que la taille des particules, de ces particules, et de faire la distinction entre ces particules et les ions dans le corps.

À cet égard, nous avons appliqué la spectrométrie de masse à plasma inductivement couplée à une seule particule (sp-ICP-MS), qui introduit un maximum d'une particule dans l'analyseur par temps de séjour. Il s'agit d'une méthode efficace qui peut être utilisée pour déterminer la taille des particules en analysant l'intensité des pics et la concentration des particules via les taux de pointe. Les particules et les ions peuvent être distingués en analysant à la fois les signaux de crête et de fond [14]. Nous avons précédemment optimisé une méthode de prétraitement pour la sp-ICP-MS dans des échantillons biologiques afin de déterminer de manière semi-quantitative les propriétés physiques des ENP dans divers organes, tels que le foie, le cœur, les poumons, les reins et la rate [15].

La peau comprend l'épiderme, y compris la couche cornée (SC), et le derme, contenant les vaisseaux sanguins, les vaisseaux lymphatiques et les nerfs [16]. Par conséquent, l'entrée d'ENP dans chaque couche cutanée peut induire une toxicité à des degrés divers. Par exemple, la distribution de nanoparticules de dioxyde de titane dans les cellules kératinocytes de la peau humaine de l'épiderme peut stimuler la production d'espèces réactives de l'oxygène [17]. De plus, chez les souris glabres, l'exposition cutanée aux nanoparticules de dioxyde de titane pendant 60 jours a non seulement entraîné des modifications pathologiques, telles qu'un derme plus mince en raison d'une toxicité locale, mais également des modifications pathologiques du foie, telles qu'une nécrose de liquéfaction due à une toxicité systémique qui se propagent par les vaisseaux sanguins du derme [18]. De plus, les réponses biologiques dans chaque couche peuvent également varier en fonction des propriétés physiques, telles que la taille des particules, et des différences entre les particules et les ions [19]. Afin de comprendre la sécurité d'utilisation des nAgs, il est nécessaire de comprendre les propriétés physiques et la biodistribution des nAgs après leur exposition à la peau.

Afin de résoudre ce problème particulier, une approche qui peut prétraiter la peau et séparer ses couches sans causer de pertes pendant la récupération ou des changements dans les propriétés physiques des ENP est nécessaire. Cependant, une telle approche optimale pour la peau n'a pas été conçue.

Dans cette étude, nous avons optimisé une approche de prétraitement qui détermine semi-quantitativement les propriétés physiques des nAgs, un modèle ENP, dans chaque couche de la peau via sp-ICP-MS, et avons ensuite évalué son efficacité in vivo.

Méthodes

Souris

Des souris Slc:ICR (femelles, âgées de 8 semaines) ont été achetées auprès de Japan SLC (Shizuoka, Japon). Les souris ont été logées dans une pièce avec le cycle lumière-obscurité suivant :lumières allumées à 8h et éteintes à 20h. La nourriture et l'eau étaient mises à disposition sous forme de granulés alimentaires et d'un système d'approvisionnement en eau situé au sommet de la cage. Tous les protocoles expérimentaux ont été réalisés dans des conditions approuvées par le comité de recherche animale de l'Université d'Osaka, au Japon.

nAgs et Ag ⁺

Des suspensions de nAgs coiffés de citrate-ligand avec des diamètres de 100 nm (nAg100) ont été achetées auprès de nanoComposix (San Diego, CA, USA) sous forme de dispersions mères (1 mg/mL). Nitrate d'argent (AgNO₃ ) a été acheté auprès de Wako Pure Chemical Industries (Osaka, Japon), également sous forme de dispersions mères (1 mg/mL). Le RM8013, utilisé comme norme pour calculer l'efficacité des transports, a été acheté auprès du National Institute of Standards and Technology (Gaithersburg, MD, États-Unis). Chaque type de nanoparticule a été soniqué pendant 10 min avant utilisation. Les nanoparticules et les ions ont également été vortexés pendant 10 s avant utilisation.

Réactifs

L'hydroxyde de sodium (NaOH, 0,1 mol/L) a été acheté auprès de Nacalai Tesque Company (Osaka, Japon) et l'acide nitrique (HNO₃ , 70 %) a été acheté auprès de Kanto Kagaku Chemical Industries (Tokyo, Japon). Une solution saline tamponnée au phosphate (PBS), pH 7, a été préparée.

Optimisation des méthodes de prétraitement

L'épiderme et le derme de chaque souris ont été séparés, mélangés avec du PBS (w/v rapport de 1:10), et homogénéisé. L'homogénat a été mélangé avec une solution de 100 ng/ml de nAg100. Le mélange a ensuite été traité avec l'un des réactifs suivants à un v/v rapport de 1:1; 0,1 mol/L NaOH, 70 % HNO₃ , ou PBS. Les échantillons ont été incubés pendant 3 h à 37 °C et soumis à la sp-ICP-MS.

Séparation de la peau par irradiation aux micro-ondes

Chaque souris a été euthanasiée avec de l'isoflurane (Wako), après quoi 2 cm ² (2 cm × 1 cm) un échantillon de peau dorsale a été excisé à l'aide de ciseaux chirurgicaux et d'une pince à épiler. Des précautions particulières ont été prises pour éviter d'endommager les tissus pendant la procédure d'excision. Un four à micro-ondes (RE-SW-20-H, Sharp, Japon) a été utilisé pour irradier la peau à une fréquence de 2450 MHz. Des échantillons de peau ont été placés sur une plaque et placés au centre du four à micro-ondes. Conformément aux exigences des tests, des échantillons de peau ont été irradiés pendant 10, 30 et 60 s à 200, 600 et 900 W, respectivement. Après irradiation, les échantillons ont été rapidement prélevés et chaque épiderme et derme ont été rapidement séparés par un grattage doux avec des pincettes chirurgicales. Une solution de 100 ng/mL de nAg100 a été utilisée pour l'analyse du taux de récupération et du diamètre moyen de nAg après l'irradiation (200 W, 30 s).

Administration transdermique de nAg100 et Ag ⁺

Des souris femelles Slc:ICR âgées de neuf semaines ont été divisées en 6 groupes de 3 souris par groupe, en fonction de leur poids corporel. Les souris ont été anesthésiées à l'isoflurane. Les poils de leur dos ont été rasés avec une tondeuse à cheveux (Panasonic®, Osaka, Japon) et un rasoir à main (Gillette®, Allemagne). Ensuite, nAg100 et Ag ⁺ (20 g/cm ² ) ont été directement appliqués sur une surface de 2,25 cm ² (1,5 cm × 1,5 cm) de peau dorsale et recouverte hermétiquement d'un film plastique non absorbant. Un morceau de gaze de la même taille a été placé sur le film plastique. Un bandage élastique auto-adhésif a été utilisé pour couvrir la gaze en l'enroulant autour de la peau et la peau a été laissée couverte pendant 5 jours.

Prétraitement des échantillons de peau et de sang

Cinq jours après le traitement, le sang périphérique du plexus veineux rétro-orbitaire et de la peau dorsale a été collecté pour analyse. Ensuite, 2,25 cm ² (1,5 cm × 1,5 cm) des échantillons de peau dorsale ont été excisés à l'aide de ciseaux chirurgicaux et d'une pince à épiler. Des précautions particulières ont été prises pour éviter d'endommager les tissus lors de l'excision. Les couches SC ont été successivement retirées à l'aide de morceaux de 2 cm de ruban adhésif (Scotch®, 3M), avant de séparer l'épiderme du derme. Les morceaux de ruban ont été pressés sur la zone traitée de la peau dorsale après quoi une pression constante a été appliquée pendant 10 s. Vingt morceaux de ruban adhésif ont été nécessaires pour retirer l'intégralité du SC de chaque souris. Ensuite, le derme et l'épiderme ont été séparés par irradiation micro-ondes et homogénéisés avec du PBS (w/v rapport de 1:10). Le sang collecté, ainsi que les homogénats de derme et d'épiderme, ont été traités avec 0,1 mol/L de NaOH à un v/v rapport de 1:1 et incubé séparément pendant 3 h à 37 °C. Après incubation, la masse d'argent brute dans les mélanges de sang, d'épiderme et de derme a été analysée par spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif (ICP-MS). Quantification et évaluation des propriétés physiques des nAgs et Ag ⁺ ont été réalisées à l'aide de sp-ICP-MS.

Mesure de la masse brute d'argent

Afin de mesurer la concentration totale d'argent dans le sang, les échantillons de SC, d'épiderme et de derme, un système Agilent 7700x ICP-MS (Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA) a été utilisé. Les conditions dans lesquelles l'analyse a été effectuée étaient les suivantes :puissance RF 1550 W; gaz vecteur 1,05 L/min Ar; et temps d'arrêt 100 ms. Les mesures ont été répétées trois fois en mode MS. Le rhodium a été utilisé comme étalon interne pour l'Ag. Les éléments cibles des analyses ICP-MS étaient ¹⁰³ Rh et ¹⁰⁷ Ag. Des solutions étalons d'Ag et de rhodium ont été obtenues auprès de Wako.

Analyse et calcul sp-ICP-MS

Un ICP-MS Agilent 7700x (Agilent Technologies) a été utilisé pour l'analyse sp-ICP-MS. Les conditions d'analyse étaient les suivantes :puissance RF 1550 W; gaz vecteur 1,05 L/min Ar; temps d'arrêt 10 ms ; et temps d'analyse 30 s. Des outils de calcul de particule unique - RIKILT publié par Wageningen Food Safety Research (Université de Wageningen, Wageningen, Pays-Bas) - ont été utilisés pour calculer la taille des particules [20].

Analyse statistique

Toutes les analyses statistiques ont été réalisées à l'aide du logiciel GraphPad Prism version 5.0 pour Macintosh (GraphPad Software, La Jolla, CA, USA). La signification statistique a été fixée à P <0,05.

Résultats et discussion

Stratégies de construction d'une méthode pour déterminer la quantité et les propriétés physiques des nAgs dans chaque couche de peau

Afin de déterminer la quantité et les propriétés physiques de nAg dans chaque couche de peau, il est nécessaire de solubiliser complètement les échantillons de peau et de préparer des échantillons pouvant être analysés par sp-ICP-MS. Il est également essentiel de séparer l'épiderme et le derme, sans pertes lors de la récupération, ni modifications des propriétés physiques du nAg, car le nAg non absorbé par voie transdermique peut parfois être éliminé lors de l'ablation du SC par stripping [21].

En ce qui concerne la solubilisation des échantillons de peau, nous avons précédemment signalé que le prétraitement au NaOH est une technique optimale pour la quantification ainsi que l'analyse des propriétés physiques du nAg dans les tissus animaux, tels que le foie, le cœur, les poumons, les reins et la rate [16]. Par conséquent, un prétraitement au NaOH a été appliqué aux échantillons de peau utilisés dans cette étude.

Le traitement hydrothermal, qui conduit au ramollissement des fibres de collagène et à une meilleure digestion enzymatique, qui favorise la séparation au niveau de la jonction épidermique-dermique (EDJ), est largement utilisé pour séparer la peau en couches épidermique et dermique [22]. Bien que ces traitements séparent efficacement les couches de la peau, le nAg dans les couches peut être ionisé dans une solution aqueuse, ce qui entraîne une modification de ses propriétés physiques. Il est rapporté qu'une courte impulsion d'irradiation par micro-ondes permet à la peau d'être séparée en couches épidermiques et dermiques grâce à la génération de chaleur qui perturbe l'EDJ [23, 24]. Par conséquent, nous avons appliqué une irradiation par micro-ondes sans incubation à la solution pendant une courte période.

Collectivement, nous avons proposé une stratégie (illustrée à la Fig. 1), qui a été validée en analysant les taux de récupération et les changements de propriétés physiques du nAg dans chaque couche de peau.

Stratégie pour déterminer la quantité et les propriétés physiques de nAg100 dans chaque couche de tissu cutané. Afin de déterminer la quantité et les propriétés physiques de nAg100 dans chaque couche de tissu cutané, il est nécessaire (1) de solubiliser complètement les tissus cutanés et (2) de séparer la peau en tissus épidermiques et dermiques, sans perte de tissu pendant la récupération ni modification de la propriétés physiques de nAg100. À cet égard, nous nous sommes concentrés sur (1) le prétraitement NaOH et (2) l'irradiation par micro-ondes

Optimisation des méthodes de prétraitement pour la détection de nAg100 dans l'épiderme et le derme

Nous nous sommes référés à notre étude précédente afin d'optimiser une méthode de prétraitement pour solubiliser des échantillons de peau. Ishizaka et al. [15] ont rapporté que, parmi divers types de réactifs solubilisants, tels que NaOH et HNO_3, Le prétraitement au NaOH était optimal. Ainsi, nous avons testé HNO₃ et NaOH comme réactifs de solubilisation acide et alcalin, respectivement. Les homogénats d'épiderme et de derme séparés des échantillons de peau de souris ont été mélangés avec du nAg100 pour obtenir une concentration finale en Ag de 100 ng/mL suivi d'un traitement avec chaque réactif de solubilisation à 37 °C. Tout d'abord, nous avons évalué le taux de récupération d'Ag après traitement avec ces réactifs. L'analyse ICP-MS a indiqué qu'un taux de récupération de près de 100 % a été atteint par NaOH et HNO₃ traitement seulement (Fig. 2a). Ensuite, afin d'évaluer les changements dans les propriétés physiques dues à chaque traitement, nous avons analysé les concentrations de récupération de chaque particule et ion. L'analyse sp-ICP-MS a indiqué que nAg100 était presque complètement ionisé par HNO₃ . Cela a suggéré que HNO_3, en tant que réactif acide, a dissous les particules et les a converties en ions, comme cela a également été rapporté dans une étude précédente [15]. En revanche, une majorité du nAg100 traité avec NaOH est resté sous forme de particules et non sous forme d'ions (Fig. 2b). Ainsi, NaOH a permis à la majorité du nAg100 de rester sous forme de particules. Enfin, des distributions de diamètres de particules ont été évaluées afin d'analyser les propriétés physiques en détail. HNO₃ le traitement a fait passer le diamètre moyen des particules de 100 nm à 40 nm, ce qui correspond à l'ionisation de nAg100. A l'inverse, le diamètre moyen des particules après traitement au NaOH était d'environ 100 nm, correspondant à la taille initiale des particules (Fig. 2c). Cela a suggéré que le prétraitement NaOH était optimal pour détecter nAg100 dans la peau de souris.

Le prétraitement au NaOH est la méthode optimale pour détecter nAg100 dans le derme et l'épiderme. Deux réactifs solubilisants (HNO₃ et NaOH) ont été sélectionnés comme solvants de prétraitement pour lyser les tissus. Les homogénats d'épiderme (E) et de derme (D) ont été mélangés avec nAg100 pour obtenir une concentration finale en Ag de 100 ng/mL et traités avec chaque réactif solubilisant à 37 °C. Après 3 h, tous les échantillons ont été analysés via ICP-MS et sp-ICP-MS. Le a taux de récupération d'Ag, b nAg (barres noires) et Ag ⁺ (barres ombrées) taux de récupération, et c les diamètres moyens des particules sont présentés. La ligne en pointillés représente la taille de particule initiale. Les données ont été exprimées en moyenne ± S.D. (n =3)

Séparation d'échantillons de peau en épiderme et derme par irradiation par micro-ondes et évaluation des taux de récupération et des modifications des propriétés physiques des nAgs

Afin de séparer les échantillons de peau en couches épidermiques et dermiques, nous avons appliqué différentes conditions d'irradiation par micro-ondes pertinentes pour notre étude et précédemment signalées comme réussies [24] et avons comparé leurs performances en ce qui concerne la séparabilité de la peau et les changements dans le propriétés physiques. Il a été observé que dans les conditions de 200 W pendant 10 s, 600 W pendant 30 s, 600 W pendant 60 s, 950 W pendant 30 s et 950 W pendant 60 s, la peau ne s'est pas séparée en couches épidermiques et dermiques ( 3a). De plus, la peau n'était que partiellement séparée en couches épidermiques et dermiques dans les conditions de 200 W pendant 60 s, 600 W pendant 10 s et 950 W pendant 10 s. En revanche, la peau n'a été complètement séparée en couches épidermiques et dermiques qu'après irradiation à 200 W pendant 30 s. Ces résultats indiquent que l'irradiation à 200 W pendant 30 s est optimale pour la séparation de la couche de peau.

Dépistage et évaluation des conditions de séparation de la peau en épiderme et derme par irradiation micro-ondes. un Le tissu cutané a été irradié avec des micro-ondes dans neuf conditions et séparé en tissus épidermiques et dermiques. Les panneaux de gauche et de droite montrent des échantillons de peau avant et après irradiation, respectivement. Dans le panneau de droite, les cercles blancs simples, doubles et triples indiquent respectivement les conditions non séparables, partiellement séparables et complètement séparables. Barres d'échelle :1 cm. Les homogénats de peau ont été mélangés avec nAg100 pour obtenir une concentration finale en Ag de 100 ng/mL, et irradiés à 200 W pendant 30 s, et analysés via sp-ICP-MS. b Les nAg (barres noires) et Ag ⁺ (barres ombrées) taux de récupération et c les diamètres moyens des particules sont présentés. La ligne en pointillés représente la taille de particule initiale. Les données ont été exprimées en moyenne ± S.D. (n =3)

Afin de vérifier si cette irradiation micro-ondes à 200 W pendant 30 s affectait les propriétés physiques de nAg100, nous avons déterminé les propriétés physiques de l'Ag dans les couches épidermiques et dermiques. Les homogénats d'épiderme et de derme, respectivement mélangés à 100 ng/mL de nAg100, ont été lysés à l'aide de NaOH et irradiés à 200 W pendant 30 s. L'analyse Sp-ICP-MS a révélé que la majorité des nAg100 traités par irradiation par micro-ondes restaient sous forme de particules, de même que celles du groupe non traité (Fig. 3b). Afin d'analyser les propriétés physiques en détail, les distributions de diamètre des particules ont également été évaluées. La particule moyenne avait un diamètre de presque 100 nm, ce qui correspondait à la taille de particule initiale (Fig. 3c). Ces résultats suggèrent que l'irradiation par micro-ondes d'échantillons de peau à 200 W pendant 30 s est une approche prometteuse pour séparer efficacement la peau en couches épidermiques et dermiques sans modifier les propriétés physiques du nAg100.

Collectivement, ces résultats indiquent que nous avons développé avec succès un système pour déterminer de manière semi-quantitative les propriétés physiques de nAg100 dans chaque couche de peau. Plus précisément, la méthode implique ce qui suit :(i) l'élimination du nAg100 non absorbé par voie transdermique en retirant le SC avec la méthode de stripping par bande [21] ; (ii) séparation de la peau en couches épidermiques et dermiques par irradiation aux micro-ondes ; (iii) solubilisation de l'épiderme et du derme avec traitement NaOH; et (iv) la détermination semi-quantitative des propriétés physiques de l'Ag dans chaque couche de peau en utilisant sp-ICP-MS.

Évaluation pratique en déterminant la quantité et les propriétés physiques de nAg100 et Ag ⁺ dans les couches de peau de souris in vivo

Afin d'évaluer l'application pratique de cette approche, nous avons analysé la quantité et les propriétés physiques de l'Ag dans l'épiderme et le derme ainsi que dans le sang périphérique, après exposition de la peau de souris à nAg100 et Ag ⁺ in vivo. Cinq jours après l'exposition, nous avons séparé la peau dans l'épiderme et le derme dans des conditions optimisées pour l'irradiation par micro-ondes et les avons solubilisées à l'aide de NaOH, comme décrit dans la section précédente. L'analyse ICP-MS a indiqué que l'Ag était présent dans tous les tissus (tels que l'épiderme, le derme et le sang) de tous les groupes. Dans le derme et le sang, Ag dans l'Ag ⁺ -le groupe exposé avait tendance à augmenter, par rapport à celui du groupe exposé au nAg100 (Fig. 4a). Les données suggèrent que bien que les formes ionique et particulaire aient été absorbées et distribuées par voie percutanée comme indiqué précédemment [8, 9], il était plus facile pour les formes ioniques de s'infiltrer dans les couches profondes des tissus que pour les formes particulaires.

Analyse semi-quantitative des propriétés physiques de nAg100 et Ag ⁺ appliqué à la peau de souris in vivo. Premièrement, la peau de souris a été exposée à nAg100 et Ag ⁺ (20 g Ag/cm ² ). Cinq jours après l'exposition, la quantification et l'évaluation des propriétés physiques de l'Ag dans l'épiderme, le derme et le sang ont été réalisées via ICP-MS et sp-ICP-MS, respectivement. un Concentrations d'Ag et b taux de particules détectés dans l'épiderme, le derme et le sang. c Le diamètre moyen des particules détectées dans l'épiderme et le derme. La ligne en pointillés représente la taille de particule initiale. Toutes les données ont été exprimées en moyenne ± S.E. (n =3). *p <0,05 (t de l'étudiant essai)

Ensuite, nous avons évalué le rapport de nAg et Ag ⁺ dans chaque échantillon. Dans l'Ag ⁺ -groupe exposé, presque tout l'Ag a été détecté sous forme ionique dans l'épiderme, le derme et le sang, indiquant que l'Ag ⁺ a été absorbé et distribué par voie percutanée sans modification des propriétés physiques. Inversement, dans le groupe exposé au nAg100, environ 70 % de l'Ag dans l'épiderme et le derme étaient présents sous forme de particules, tandis que l'Ag restant était ionisé. De plus, l'Ag détecté dans le sang périphérique était presque totalement ionisé et la forme particulaire était à peine détectée (Fig. 4b). Enfin, nous avons évalué la taille des particules dans les couches épidermiques et dermiques, où principalement des formes de particules ont été détectées. L'analyse sp-ICP-MS a révélé que la taille des particules détectées dans les deux couches était d'environ 70 à 80 nm, ce qui correspond à la vitesse à laquelle nAg100 est ionisé (Fig. 4c). Ces données suggèrent que lorsque la peau est exposée au nAg100, il pourrait être absorbé et distribué tout en étant ionisé.

Comme indiqué précédemment, les ligands de surface des nanoparticules affectaient leur absorption dans la peau [25, 26]. Par exemple, les nanoparticules d'or modifiées avec un groupe aminé ont été absorbées dans la peau de la souris et de l'homme dans une plus grande mesure que les nanoparticules d'or modifiées avec un groupe carboxyle ne l'étaient dans les expériences ex vivo [25]. De plus, l'analyse de la dynamique moléculaire a indiqué que la capacité de pénétration dans la peau diminuait de nanoparticules d'or neutres hydrophobes à cationiques à anioniques dans cet ordre [26]. À cet égard, il a été déduit dans cette étude que nAg100 était moins susceptible de pénétrer le SC dans l'épiderme, la barrière cutanée initiale, car nAg100 était modifié avec du citrate et chargé négativement. Par conséquent, la raison pour laquelle les particules sont observées dans le derme et le sang pourrait être que les particules ont pénétré à travers les pores ainsi qu'à travers l'épiderme.

Il a également été rapporté que la pénétrabilité des nanoparticules d'or était améliorée par modification avec des peptides pénétrant les cellules, tels que Tat et R7 [25]. Par conséquent, à l'avenir, des modifications similaires peuvent être envisagées pour les nAg afin de les introduire plus profondément dans la peau. De plus, il peut être nécessaire de réduire la taille des nAgs, car l'effet de la modification de surface est plus important avec une surface spécifique plus importante.

Conclusions

Dans cette étude, nous avons développé une approche de prétraitement pour déterminer de manière semi-quantitative les propriétés physiques de nAg100 dans chaque couche de peau avec sp-ICP-MS. En utilisant cette approche, nous avons montré que l'exposition de la peau à nAg100 pouvait entraîner l'ionisation, l'absorption et la distribution de nAg100 dans des couches plus profondes. Par conséquent, afin de comprendre les réponses biologiques ou la toxicité associées à l'exposition de la peau au nAg100, il peut être nécessaire de considérer non seulement la distribution du nAg100 et sa taille de particule, mais également celle de l'Ag ⁺ de nAg100, qui se fond dans les tissus cutanés. Par conséquent, cette approche est prometteuse en tant que technique fondamentale pouvant être utilisée pour l'analyse des risques.

Disponibilité des données et des matériaux

Le partage de données n'est pas applicable à cet article car aucun ensemble de données n'a été généré ou analysé au cours de l'étude en cours.

Abréviations

ENP :

Nanoparticules d'ingénierie

nAg : :

Nanoparticule d'argent

Ag ⁺ :

Ions d'argent

sp-ICP-MS :

Spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif à particule unique

SC :

Stratum corneum

nAg100 :

Nanoparticule d'argent d'un diamètre de 100 nm

AgNO₃ :

Nitrate d'argent

NaOH :

Hydroxyde de sodium

HNO₃ :

Acide nitrique

PBS :

Solution saline tamponnée au phosphate

ICP-MS :

Spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif

EDJ :

Jonction épidermo-dermique