Mesure quantitative des nanotubes de carbone dans le poumon de rat

Malgré leurs nombreuses applications potentielles, l'impact potentiel des nanomatériaux carbonés (CEN) sur la santé humaine, en particulier après exposition par inhalation, est toujours sujet à question. Cependant, la quantification des CEN dans l’appareil respiratoire est un problème récurrent. Les données sur les dépôts et la biopersistence pulmonaire sont pourtant essentielles à l'évaluation toxicologique. Dans ce contexte, une méthode standard entièrement validée pour la quantification des CEN dans les tissus pulmonaires est donc impérative. L'objectif de cette étude était de proposer une méthode suffisamment efficace pour quantifier les CEN dans le poumon de rat (seulement exposé par le nez) à des concentrations d'aérosols CEN de 0,5 à 15 mg/m3 pour 6 h/jour, 5 jours/semaine pendant 4 semaines.
La méthode proposée ici, basée sur la méthode 5040 du NIOSH pour l'analyse du carbone élémentaire et organique atmosphérique, et sur les développements antérieurs de Doudrick el al. avec des matrices biologiques, implique une simple analyse thermogravimétrique (TGA) d'échantillons lyophilisés, éventuellement précédée d'une étape de digestion chimique des tissus selon la nature du CEN étudié. La méthode analytique a été validée pour 4 CEN (nanotubes de carbone longs et épais ou courts et minces ou noir de carbone) en termes de sélectivité, linéarité, limites de détection et de quantification, justesse, répétabilité et fidélité intermédiaire. Les courbes de calibration démontrent la linéarité dans la gamme de 1-40 mg/g poumon lyophilisé. Les limites de détection pour les différents CEN varient de 6 à 18 µg pour un échantillon sec de 20 mg. En moyenne, la répétabilité a été maintenue en dessous de 20 et 10 % pour l'analyse avec ou sans étape préalable de digestion, respectivement, alors que les niveaux des fidélités intermédiaires correspondants atteignent près de 20 et 15 %, respectivement.
La méthode a été appliquée avec succès dans le cadre de recherches toxicologiques pour analyser quantitativement la teneur en CEN dans le poumon de rat exposé par inhalation. Les résultats obtenus à différents temps post-exposition (aux jours 3, 30 ou jour 180) illustrent la capacité de notre méthode à évaluer la clairance pulmonaire des CEN en fonction du temps. Cette information est d'une importance particulière puisqu'elle permet d'évaluer la biopersistence de certains matériaux et leur capacité à générer une inflammation chronique causant parfois le granulome, la fibrose ou le cancer.