Article de référence | Réf : NM4060 v1

Méthodes d'analyse d'activité antimicrobienne
Nanoparticules pour des applications antibactériennes, antifongiques et antivirales

Auteur(s) : Jasmina VIDIC

Date de publication : 10 janv. 2013

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RÉSUMÉ

La résistance bactérienne aux antibiotiques représente un problème de santé public majeur. Les nanoparticules d'argent, d'oxydes métalliques et les nanocarbones pourraient constituer une alternative aux antibiotiques. L'effet antimicrobien des nanoparticules est inversement proportionnel à leur taille. En effet, à l'échelle nanométrique les nanoparticules possèdent une efficacité améliorées par rapport aux mêmes matériaux de plus forte taille. L'application médicale des nanoparticules est possible pour certaines qui sont cytotoxiques contre les microbes mais pas contre les cellules de mammifères.

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ABSTRACT

Nanoparticles for antibacterial, antifungal and antiviral applications

Bacterial resistance to antibiotics is a global major public health issue. Silver nanoparticles, metal oxides or nanocarbones could be an alternative to antibiotics. The antimicrobial effect of nanoparticles is inversely proportional to their size. Indeed at nanoscale, particles have greater efficiency in comparison with identical materials of greater size. The medical application of nanoparticles is possible for certain nanoparticles that are cytotoxic against bacteria but not against mammalian cells.

Auteur(s)

  • Jasmina VIDIC : Ingénieur de recherche à l'Institut national de la recherche agronomique (INRA), Laboratoire virologie et immunologies moléculaires, Jouy-en-Josas. Elle est responsable du plateau biophysiques et interlocuteur privilégié de son équipe pour le réseau C'Nano-Île-de-France

INTRODUCTION

Résumé

La résistance bactérienne aux antibiotiques représente un problème de santé public majeur. Les nanoparticules d'argent, d'oxydes métalliques et les nanocarbones pourraient constituer une alternative aux antibiotiques. L'effet antimicrobien des nanoparticules est inversement proportionnel à leur taille. En effet, à l'échelle nanométrique les nanoparticules possèdent une efficacité améliorées par rapport aux mêmes matériaux de plus forte taille. L'application médicale des nanoparticules est possible pour certaines qui sont cytotoxiques contre les microbes mais pas contre les cellules de mammifères.

Abstract

Resistance to antibiotics in bacteria represents a worldwide public health problem. Silver nanoparticles, metal oxides or nanocarbones can be an alternative to antibiotics. The antimicrobial efficacy of the nanoparticles is inversely correlated with their size. At nanoscale particles have improved specificity and efficiency compared to the same materials of greater size. The medical application of nanoparticles is possible because some nanoparticles are cytotoxic against bacteria but not against mammalian cells.

Mots-clés

activité antimicrobienne, oxydes métalliques, nanoparticule d'argent, nanotubes, mécanismes d'action, nanoparticules de dioxyde de titane, toxicité environnementale.

Keywords

antimicrobial activity, metal oxides, silver nanoparticles, nanotubes, mechanism of action, titanium dioxide nanoparticles, environmental toxicity.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-nm4060

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4. Méthodes d'analyse d'activité antimicrobienne

Afin de tester les effets antimicrobiens des nanoparticules, plusieurs méthodes d'analyse sont employées. Les bactéries ou les levures sont cultivées en milieu de culture liquide qui leur apporte les éléments nutritifs nécessaires à leur croissance et à leur multiplication. À 37 oC dans un milieu riche, certaines souches bactériennes, comme E. coli, se divise pour donner une nouvelle génération toutes les 20 minutes. Certaines levures, comme S. cerevisiea, font une division cellulaire toutes les 2 heures. De cette manière, en absence de nanoparticules, les bactéries ou les levures se divisent rapidement. La croissance d'une population microbienne dans un milieu de culture liquide non renouvelé peut être quantifiée par la mesure de la densité optique dans le temps (figure 4). Le plus simple test d'activité consiste à mesurer l'évaluation de la densité optique de microbes en solution suite à l'ajout de nanoparticules. Les effets des nanoparticules sur les micro-organismes est plus facile à observer au cours de la phase de croissance exponentielle, quand les bactéries et les levures se développent avec un taux de croissance maximal et constant. Si elles se trouvent dans un milieu qui contient les nanoparticules, la densité bactérienne décroîtra avec le temps. Les nanoparticules peuvent arrêter la croissance des microbes (effet biostatique) ou les tuer (effet biocide). Ces tests, faciles à effectuer, sont employés pour déterminer la concentration minimale des nanoparticules nécessaire à éliminer les microbes, l'effet de leurs tailles et formes sur l'activité antimicrobienne, la spécificité vis-à-vis de souche de bactéries ou champignons, ainsi que pour élucider le mécanisme d'action.

L'effet biocide peut être testé sur les bactéries cultivées en milieux solide gélosé en boîte de Pétri. Une seule cellule bactérienne sur le milieu de culture gélosé se multiplie et, au bout d'un jour ou deux, devient toute une colonie bactérienne visible à l'œil nu. Par contre, si après la dispersion de bactéries sur la boîte de Pétri, elles sont traitées par les nanoparticules (qui peuvent être de tailles et concentrations différentes), les zones d'inhibition...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - LAI (J.C.), LAI (M.B.), JANDHYAM (S.), DUKHANDE (V.V.), BHUSHAN (A.), DANIELS (C.K.), LEUNG (S.W.) -   Exposure to titanium dioxide and other metallic oxide nanoparticules induces cytotoxicity on human neural cells and fibroplasts.  -  Int. J. Nanomed., 3(4), p. 533-545 (2008).

  • (2) - GOTTESMAN (R.), SHUKLA (S.), PERKAS (N.), SOLOVYOV (L.A.), NITZAN (Y.), GEDANKEN (A.) -   Sonochemical Coating of Paper by Microbiocidal Silver Nanoparticles.  -  Langmuir, 27(2), p. 720-726 (2011).

  • (3) - SINGH (M.), SINGH (S.), PRASAD (S.), GAMBHIR (I.S.) -   Nanotechnology in Medecine and Antibacterial Effect of Silver Nanoparticles.  -  Digest J. Nanomat. Biostruct., 3(3), p. 115-122 (2008).

  • (4) - SHRIVASTAVA (S.), BERA (T.), ROY (A.), SINGH (G.), RAMACHANDRARAO (P.), DASH (D.) -   Characterization of enhanced antibacterial effects of novel silver nanoparticles.  -  Nanotechnology, 18, 225103, 9 p. (2007).

  • (5) - SHAHVERDI (A.R.), FAKHIMI (A.), SHAHVERDI (H.R.), MINAIAN (S.) -   Synthesis and effect of silver nanoparticles on the antibacterial activity of different antibiotics against Staphylococcus aureus and Escherichia coli.  -  ...

1 Sites Internet

L'Union européenne a créé en 2002 le 6e programme-cadre structurant appelé Nano2Life http://www.nano2life.org

Parmi les réseaux nationaux on peut mentionner « C'NANO Île-de-France » http://www.cnanoidf.org/

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