In vivo behavior of full length and ultra-short single-walled carbon nanotubes

par Jelena Kolosnjaj Tabi

Thèse de doctorat en Pharmacotechnie et physicochimie

Sous la direction de Fathi Moussa.

  • Titre traduit

    Etude du comportement in vivo de nanotubes de carbone simple paroi normaux et ultracourts


  • Résumé

    Les nanotubes de carbone simple paroi ultracourts (NTUC) présentent un intérêt particulier pour certaines applications biomédicales. Cependant, les données toxicologiques concernant ces nanostructures restent contradictoires. Ici, nous avons comparé le comportement in vivo de nanotubes de carbone simple paroi (NCPS) en fonction de la dose, de la longueur et des défauts de surface, après administration chez la souris. Dans un essai de toxicité aiguë, les NCPS ont été administrés per os à une dose allant de 50 à 1000 mg/kg de poids corporel. Aucun trouble de croissance ou effet létal n’ont été observés. Néanmoins, après administration par voie ip, les NCPS, indépendamment de leur longueur ou de la dose administrée, peuvent s’agréger in situ et former des structures fibreuses. Lorsque ces structures dépassent 10 µm, elles provoquent la formation de granulomes. Les petits agrégats ne provoquent pas ce phénomène, mais ils persistent à l'intérieur des cellules 5 mois après administration. Cependant, les NCPS courts (< 300 nm) et bien individualisés échappent au système réticuloendothélial et sont excrétés par les reins et la voie biliaire. Ces derniers résultats suggèrent qu'il est possible d'utiliser les NCPS dans le domaine biomédical. Par ailleurs, il a été rapporté, qu'il existe un lien étroit entre le contenu carboné des macrophages alvéolaires (MA) et le déclin de la fonction pulmonaire. Or, le contenu carboné de ces MA, n'a été caractérisé que par microscopie optique. Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons recherché et caractérisé à l'aide de techniques analytiques appropriées, la présence de particules carbonées (PC) dans les MA d'enfants parisiens. Nous montrons ici que la majeure partie des PC présentes dans les MA appartient à la famille des fullerènes y compris les NTCs. Cependant, dans les MA, les PC sont très rares et impossible à distinguer par microscopie optique des corps lamellaires, normalement présents dans les pneumocytes de type II.


  • Résumé

    Carbon nanotube (CNT) materials are of special interest as potential tools for biomedical applications. However, available toxicological data concerning single-walled carbon nanotubes (SWNTs) remain contradictory. Here, we compared the effects of SWNTs as a function of dose, length and surface chemistry in Swiss mice. In an acute toxicity test, SWNTs were administered orally at a dose level up to 1000 mg/kg bodyweight (b. W. ). Neither death nor growth or behavioral troubles were observed. After intraperitoneal administration, SWNTs, irrespective of their length or dose (50-1000 mg/kg b. W. ), can coalesce inside the body to form fiber-like structures. When structure lengths exceeded 10 µm, they irremediably induced granuloma formation. Smaller aggregates did not induce granuloma formation, but they persisted inside cells for up to 5 months after administration. Short (<300 nm) well-individualized SWNTs can escape the reticuloendothelial system and are excreted through the kidneys and bile ducts. These findings suggest that if the potential of SWNTs for medical applications is to be realized, they should be engineered into discrete, individual particles. Moreover, it has been shown recently, that there is a link between airborne fine particulate matter and decline in lung function. We report here that a large portion of the carbonaceous particles engulfed by the airway macrophages of Parisian asthmatic infants and children are aggregated fullerene-like structures, including CNTs. Furthermore, the presence of SWNTs in the macrophages has been confirmed by their characteristic near-infrared fluorescence emission spectrum. These findings suggest that humans are being routinely exposed to anthropogenic CNTs.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (131 p.)
  • Annexes : Notes bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine). Service Commun de la Documentation. Section Pharmacie.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 10PA114831 B
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