Dosimétrie in vitro des nanotubes de carbone multi-parois sur des cellules épithéliales bronchiques humaines (BEAS-2B)

L’interprétation des données de toxicologie in vitro obtenues avec des nanomatériaux nécessite une détermination précise de la dose effectivement délivrée aux cellules. Pour les nanotubes de carbone (CNTs), cet exercice reste particulièrement difficile en raison de la complexité à quantifier le carbone inorganique dans des matrices biologiques complexes (carbone organique). De plus, les modèles de déposition existants supposent généralement des particules sphériques, ce qui ne reflète pas nécessairement le comportement des CNTs, de nature fibreuse.
Nous avons développé une méthode analytique permettant de quantifier les CNTs restant en suspension, faiblement associés aux cellules, ou fortement liés/internalisés. Cette approche combine la spectrophotométrie UV-Vis-NIR avec une digestion chimique ou une lyophilisation, selon la fraction analysée. La méthode a été validée en termes de sélectivité, linéarité, limites de détection et de quantification, rendement de lyophilisation, biais et précision (intra- et inter-séries). Elle a été appliquée à dix types de CNTs multi-parois présentant diverses morphologies (longs ou courts, fins ou épais) et différentes chimies de surface (fonctionnalisés avec des groupes hydroxyle ou carboxyle), dispersés à quatre à six concentrations d’exposition dans un milieu de culture cellulaire. Les cellules épithéliales bronchiques humaines (BEAS-2B) ont été exposées pendant 96 heures avant la quantification.
La méthode a permis d’estimer avec succès les doses de CNTs effectivement délivrées et celles associées aux cellules, qui ne correspondaient pas toujours aux concentrations nominales. La distribution des CNTs entre les différentes fractions variait selon la morphologie : pour les CNTs courts, la dose délivrée correspondait étroitement à la dose appliquée, tandis que pour les CNTs longs (fonctionnalisés ou non), jusqu’à 20 % restaient en suspension dans le milieu aux concentrations les plus élevées, probablement en raison d’un effet de type « frite de piscine » limitant la sédimentation. L’approche a également révélé que la mort cellulaire contribuait à la libération de cellules contenant des nanotubes dans le milieu de culture.