Les nanoparticules d'argent (AgNP) sont des biocides (bactéricide et virucide) efficaces utilisés dans les produits de consommation et les dispositifs médicaux. Leur activité est due à leur capacité à libérer des ions Ag(I) bio-disponibles, ce qui en fait des biocides à activité prolongée. Néanmoins, les AgNP sont généralement rapidement relarguées du produit ce qui limite leur action dans le temps. En outre, les AgNP sont très sensibles à divers environnements chimiques qui peuvent entraîner leur transformation, diminuant ainsi leur activité. Dans l'ensemble, bien qu'utile, l'utilisation généralisée des AgNP entraîne une résistance bactérienne et des problèmes de sécurité sanitaire, nécessitant d'innover vers des produits plus sûrs pour l'Homme et l'environnement.

Des chercheurs de l’Irig, soutenus par l'UGA, le CEA et le LabEx SERENADE ont développé un nouveau concept Safer-by-Design de nanomatériaux. Il consiste en un assemblage de nanoparticules d'argent reliées entre elles par une molécule bio-inspirée (Figure) qui se lie de manière covalente à la surface des nanoparticules par ses trois fonctions thiols. Il en résulte un nanomatériau qui peut libérer des ions Ag(I) de manière lente et contrôlée, contrairement aux AgNP utilisées actuellement comme biocides qui subissent des processus non contrôlés de transformations et de libérations des produits. Les assemblages d'AgNP qui ont été mis au point permettent l'établissement d'un échafaudage qui protège les nanoparticules contre les transformations massives induites par les diverses conditions environnementales. En outre, ces architectures n'empêchent pas la libération de l’Ag(I) mais la ralentissent seulement, fournissant un nanomatériau qui peut être considéré comme un nouveau biocide prometteur plus sûr.

Assemblages d’AgNP visualisés par cryo-microscopie électronique.		Structure de la molécule tripodale L3S bioinspirée.

L'activité biologique d’assemblages de différents diamètres a été comparée à celle des AgNP initiales afin de mieux comprendre leur potentiel en tant que biocide et leur toxicité pour l'homme. Les résultats montrent que tous les assemblages possèdent une activité anti-bactérienne contre des bactéries à gram non seulement négatif mais également positif. Ce dernier point est particulièrement intéressant car les AgNP ne sont généralement pas actives contre ce type de bactéries, notamment en raison de leur capacité à modifier la surface des nanoparticules. De plus, aucune toxicité des assemblages d'AgNP n’a été observée lors de l'exposition d’une lignée cellulaire d'hépatocarcinome humain à ceux-ci. Les assemblages d'AgNP possèdent donc une activité biocide à large spectre, et leur cytotoxicité envers les cellules eucaryotes est fortement abaissée par rapport à celle d'AgNP seules.

Ainsi, les assemblages de nanoparticules d'argent peuvent être considérés comme les éléments de base des futurs biocides conçus dans une perspective de sécurité sanitaire. La libération d'ions Ag(I) de ces assemblages est modulable et leur faible sensibilité au milieu environnant en font un biocide de longue durée dont les risques pour l'homme et l'environnement sont considérablement réduits par rapport aux technologies actuellement utilisées.

LabEx SERENADE est l'acronyme de Laboratory of Excellence for Safe(r) Ecodesign Research and Education applied to NAnomaterial DEvelopment.