Des nanocristaux qui éradiquent des biofilms bactériens

«Des nanocristaux qui éradiquent des biofilms bactériens», source Pohang University of Science & Technology (POSTECH), via EurekAlert!

La pandémie COVID-19 fait craindre de nouveaux agents pathogènes tels que de nouveaux virus ou des bactéries résistantes aux médicaments. Sur ce point, une équipe de recherche coréenne a récemment attiré l'attention sur le développement de la technologie d'élimination des bactéries résistantes aux antibiotiques en contrôlant la texture de surface des nanomatériaux.

Une équipe de recherche conjointe de Postech et de l'UNIST a présenté des nanostructures à texture de surface (MTex) à base de FeCo-oxyde mixte en tant que plate-forme magnéto-catalytique très efficace dans la revue internationale Nano Letters. L'équipe était composée des professeurs In Su Lee et Amit Kumar avec le Dr Nitee Kumari du département de chimie de Postech et le professeur Yoon-Kyung Cho et le Dr Sumit Kumar du département de génie biomédical de l'UNIST.

Premièrement, les chercheurs ont synthétisé des nanocristaux à surface lisse dans lesquels divers ions métalliques ont été enveloppés dans une coque en polymère organique et les ont chauffés à une température très élevée. Lors du recuit de la coque en polymère, une réaction chimique à l'état solide à haute température a induit le mélange d'autres ions métalliques sur la surface du nanocristal, créant un certain nombre de branches et de trous de quelques nanomètres.

Cette texture de surface unique a été trouvée pour catalyser une réaction chimique qui a produit des espèces réactives de l'oxygène (ERO) qui tue les bactéries. Il a également été confirmé qu'il était hautement magnétique et facilement attiré vers le champ magnétique externe. L'équipe avait découvert une stratégie synthétique pour convertir des nanocristaux normaux sans caractéristiques de surface en nanocristaux d'oxyde de métal mixte hautement fonctionnels.

L'équipe de recherche a nommé cette topographie de surface - avec des branches et des trous qui ressemblent à ceux d'un champ labouré, «MTex». Cette texture de surface unique a été vérifiée pour augmenter la mobilité des nanoparticules pour permettre une pénétration efficace dans la matrice de biofilm tout en montrant une forte activité dans la génération d'espèces réactives de l'oxygène (ERO) qui sont mortelles pour les bactéries.

Ce système produit des EROs sur une large gamme de pH et peut diffuser efficacement dans le biofilm et tuer les bactéries incrustées résistantes aux antibiotiques. Et comme les nanostructures sont magnétiques, les débris de biofilm peuvent être grattés même des microcanaux difficiles à atteindre.

«Ce MTex nouvellement développé montre une activité catalytique élevée, distincte de la surface lisse stable des formes spinelles conventionnelles», a expliqué le Dr Amit Kumar, l'un des auteurs correspondants de l'article. «Cette caractéristique est très utile pour infiltrer les biofilms même dans de petits espaces et est efficace pour tuer les bactéries et éliminer les biofilms.»

«Cette recherche permet de réguler la nanotexturisation de surface, ce qui ouvre des possibilités d'augmenter et de contrôler l'exposition des sites actifs», a fait remarquer le professeur In Su Lee qui a dirigé la recherche. «Nous prévoyons que les surfaces à texture nanométrique contribueront de manière significative au développement d'un large éventail de nouvelles propriétés de type enzyme à l'interface nano-bio.»

L'Anses constate que 90 % des données de caractérisation des nanomatériaux du dispositif R-nano ne sont pas exploitables

L'Anses nous relate le 1er décembre 2020 les avatars du « Evaluation du dispositif national de déclaration R-Nano à propos des nanomatériaux ».

Utilisés dans la composition d’une grande variété de produits de la vie courante, les nanomatériaux soulèvent pourtant de nombreuses interrogations sur les risques que leur présence peut générer, aussi bien pour la santé humaine que pour l’environnement.

Dans ce contexte, l’Anses rappelle que la déclaration des substances à l’état nanoparticulaire, rendue obligatoire en France dès 2013, constitue un outil indispensable en matière de traçabilité, d’information du public et d’évaluation des risques. Après huit années d’existence, l’Agence réalise une première évaluation de ce dispositif de déclarations et souligne que l’absence ou la mauvaise qualité des données transmises nuit toujours à la traçabilité des nanomatériaux et à l’exploitation de ces données par les agences de santé publique. Elle propose plusieurs axes d’amélioration pour fiabiliser les données du registre R-Nano, améliorer la traçabilité des nanomatériaux et optimiser l’efficacité du système.

Que se passe-t-il précisément ?

L'Anses découvre le monde réel et constate :

Sur les 52 000 déclarations analysées, 90 % des données de caractérisation des nanomatériaux telles que la taille, la surface spécifique, la charge de surface ne sont pas exploitables et 10 % seulement renseignent correctement leur usage. L’absence de données ou la mauvaise qualité de celles-ci impacte significativement les possibilités d’exploitation, notamment en matière d’évaluation des risques sanitaires potentiels. L’Anses rappelle la nécessaire mobilisation des déclarants, sous l’égide de l’autorité administrative en charge du registre, afin de trouver les solutions pour améliorer le recueil des données.

Mais elle est où l'autorité administrative et ses moyens de contrôles ?

En raison de «La flexibilité octroyée aux déclarants lors de la mise en place du dispositif pour les aider dans leur déclaration entrave la qualité des données», et donc, l'Anses suggère « de mettre un terme aux dérogations accordées et de rendre la déclaration plus exigeante en matière d’informations à renseigner. »

Et éventuellement, l'Anses envisage «Un système de vérification de la qualité et de la pertinence des données enregistrées ».

Face à ce constat d'échec dans la «déclaration pour une meilleure traçabilité des nanomatériaux », l'Anses indique tout de même que « Le système reste encore perfectible et pour obtenir une traçabilité complète des nanomatériaux présents sur le marché. »

On se donne rendez-vous dans huit ans ?

Nanomatériaux dans l’alimentation: Identification et évaluation des risques par l'Anses

Une actualisation de l'information de l'Anses du 9 juin 2020 rapporte « Nanomatériaux dans l’alimentation : les recommandations de l’Anses pour améliorer leur identification et mieux évaluer les risques sanitaires pour les consommateurs »

Depuis la fin des années 1990, un nombre accru de nanomatériaux sont intégrés, du fait de leurs propriétés spécifiques, dans la composition de produits de la vie courante et notamment de produits alimentaires. Face à la diffusion des nanomatériaux manufacturés dans notre quotidien, de nombreux questionnements relatifs à leur identification, leurs impacts sur la santé humaine et sur l’environnement, ainsi que la manière de les réglementer, ont vu le jour. L’Anses porte une attention particulière au sujet et a publié, depuis 2006, plusieurs expertises sur les nanomatériaux. Dans cette lignée, l’Agence propose aujourd’hui un état des lieux de la présence de nanomatériaux manufacturés dans l’alimentation ainsi qu’une méthode permettant de déterminer l’approche la plus adaptée pour l’évaluation des risques sanitaires des aliments contenant de tels matériaux.

Le travail d’expertise mené par l’Agence a permis de recenser les principaux usages des nanomatériaux manufacturés dans le domaine alimentaire :

• En tant qu’additif, pour améliorer l’aspect et l’appétence du produit alimentaire (en modifiant la structure, la couleur, la texture, par ex. les additifs E 341iii – phosphates tricalciques - ou E551 – silice amorphe) ;
• En tant que matériaux au contact des aliments, pour leurs fonctions d’améliorations de la sécurité du conditionnement (par ex. fonction anti-microbien assurée par le nano-argent) ;
• Enfin, il a été identifié la présence d’ingrédients à vocation nutritive, pouvant se trouver à l’état nanoparticulaire (ex. du carbonate de calcium utilisé dans les laits infantiles pour atteindre une teneur suffisante en calcium).

En France, la déclaration des substances à l'état nanoparticulaire, obligatoire depuis 2013 via le registre R-Nano géré par l’Anses, prévoit que les fabricants, importateurs et distributeurs de plus de 100 grammes de substances à l'état nanoparticulaire par an fassent état de l’identité des substances, les quantités manipulées ainsi que les usages prévus. Malgré ces obligations, l’identification et la traçabilité des nanomatériaux dans le domaine de l’alimentation s’avèrent encore aujourd’hui limitées. Elles constituent pourtant une étape indispensable à l’évaluation des risques sanitaires.

37 nanomatériaux manufacturés référencés, une majorité des catégories alimentaires concernées

A partir de données publiées dans la littérature scientifique, l’Agence a référencé 37 substances, utilisées en tant qu’additifs ou ingrédients alimentaires et pour lesquelles elle considère que la présence de nanoparticules est avérée (7 substances : le carbonate de calcium, le dioxyde de titane (Pour lequel la mise sur le marché en France de denrées alimentaires contenant l’additif (E171) est suspendue pour un an à compter du 1er janvier 2020 ), des oxydes et hydroxydes de fer, le silicate de calcium, les phosphates tricalciques, les silices amorphes synthétiques, des composés organiques et composites) ou suspectée (30 substances dont : l’aluminium, l’argent, l’or, le phosphates de magnésium, le citrate d'ammonium ferrique, les sels de sodium, de potassium et de calcium d’acides gras, etc.).

Dans le cadre de cette expertise, l’Agence se base sur sa propre qualification du terme « nanomatériau manufacturé » :

• Un nanomatériau manufacturé est un matériau de nature organique, inorganique ou composite, produit par l’Homme à des fins applicatives et composé en tout ou partie de particules constitutives présentant au moins une dimension comprise entre 1 et 100 nm (nano-échelle).
• Les dimensions des particules constitutives peuvent être supérieures à 100 nm si ces dernières présentent une surface spécifique importante ou des propriétés propres à la nano-échelle.
• Les particules constitutives peuvent se retrouver sous la forme d’agrégats ou d’agglomérats dont les dimensions peuvent être largement supérieures à la nano-échelle.
• Les matériaux pour lesquels la fraction nanométrique n’aurait pas été produite intentionnellement au cours des processus de fabrication rentrent dans le cadre de cette qualification.

On lira Nanomatériaux dans les produits destinés à l’alimentation. Avis de l’Anses. Rapport d’expertise collective. Mai 2020. Edition scientifique, 238 pages.