Les nanoparticules polymèriques 

Les nanoparticules polymèriques 

Le terme de nanoparticules polymériques désigne généralement les nanoparticules de polymères hydrophobes telles que les nanoparticules de PLGA (poly(lactic-co-glycolic acid)), mais il en existe d’autres catégories, comme les dendrimères (système polymérique réticulé macroscopique), les nanoparticules faites de polymères hydrophiles (PEI, chitosan, alginate, polysaccharides, etc.) et les micelles polymériques faites de copolyméres. Les premières nanoparticules polymériques développées par P. Couvreur dans les années 1980 étaient à base de polyalkylcyanoacrylates [26]. Actuellement, les polymères les plus utilisés sont le poly(acide lactique), le poly(acide glycolique) et le poly(acide lactic-co-glycolique), respectivement abrégés PLA, PGA et PLGA en anglais. Ces polymères sont biocompatibles et biodégradables dans l’organisme. Ils sont utilisés pour la fabrication de dispositifs médicaux et d’implants sous-cutanés. De plus, les nanoparticules polymériques offrent une meilleure stabilité que les liposomes à la fois in vivo et durant le stockage. Cependant, même si la biocompatibilité des polymères est bonne, une fois structurés en nanoparticules, ils ne sont pas dénués de toxicité. D’autre part la présence résiduelle de solvants organiques au sein des nanoparticules est problématique. Enfin, l’industrialisation de la fabrication de ces particules est délicate et aboutit généralement à des milieux peu concentrés en particules. Des polymères à base de polypeptides, des polynucléotides ou de polysaccharides sont également employés pour l’obtention de nanoparticules. Enfin, les dendrimères sont des constructions polymériques synthétiques fortement branchées, mais ayant une structure bien contrôlée. A partir d’un monomère possédant au moins trois sites réactifs et constituant le cœur de la particule, cette structure se construit par l’ajout contrôlé de couches successives de monomères (figure 4). Leur taille n’excède pas 15 nm. 13 Les dendrimères sont utilisés comme éléments de soutien pour la réparation des tissus. De plus, ce sont de bons vecteurs de principes actifs ou d’agents de contraste par modification chimique de leurs multiples groupements terminaux [27]. Malheureusement, leur synthèse est délicate. 

Les nanoparticules lipidiques

Afin de pallier les inconvéniants des nanoparticules polymériques (présence résiduelle de solvants organiques, possible cytotoxicité, production reproductible à grande échelle délicate) et des liposomes (faible stabilité, processus complexe de fabrication, faible taux d’encapsulation de principes actifs lipophiles), de nouvelles nanoparticules structurées autour d’un cœur lipidique ont été développées (figure 5). Ces nanoparticules sont constituées d’un cœur lipidique, généralement à base de triglycérides biodégradables, bio-assimilables et non toxiques. Parmi ces particules, les plus étudiées sont les nanoparticules lipidiques solides ou SLN ( Solid Lipid Nanoparticles) [28-30]. Le cœur de ces particules est composé d’une matrice de lipides qui est solide à température ambiante, mais également à 37º C. Cette matrice plus ou moins cristallisée est stabilisée par une couche de surfactants. Les lipides utilisés sont des triglycérides hautement purifiés ou des mélanges de glycérides ou de cires. Ces particules possèdent une stabilité et une capacité d’encapsulation de molécules lipophiles supérieure à celle des liposomes, et peuvent être synthétisées en absence de solvants organiques. Elles présentent cependant divers inconvéniants comme l’augmentation de leur taille au cours du temps, une tendance à gélifier de manière imprévisible et une faible capacité d’encapsulation due à la structure cristalline du cœur lipidique. Parmi les nanoparticules lipidiques, se trouvent également les nanocapsules lipidiques ou LNC (Lipid Nano Capsules). Elles sont constituées d’un cœur lipidique entouré d’une coque solide [31]. Leur taille est maitrisée et ajustable entre 20 et 100 nm. Les lipoprotéines d’origine naturelle [32] ou synthétique [33] font également partie des nanoparticules lipidiques. Enfin, l’ensemble des nanoparticules lipidiques est parfois regroupé sous l’appellation de nanoémulsions [34], bien que ce terme soit généralement utilisé pour décrire des dispersions d’huile dans l’eau, pour lesquelles les globules de phase dispersée 15 non cristallisée sont stabilisés par une couche de surfactants (LNE pour Lipid NanoEmulsions).

 Les nanoparticules inorganiques

A côté des nanoparticules organiques, des nanoparticules inorganiques ont également été développées. Il s’agit de nanoparticules d’or [35, 36], d’argent [37], d’oxyde de gadolinium [38, 39], des nanoparticules magnétiques [40], des nanoparticules de silice et des nano-cristaux semi-conducteurs (ou quantum dots) (figure 6) [41, 42] Les quantum dots sont des nanocristaux de métaux semi-conducteurs (Cadmium, Sélénium, …) dont l’émission de fluorescence peut être adaptée en fonction de leur taille et de leur composition. Ils peuvent ainsi être utilisés sur un large spectre, de l’ultra-violet au proche infra-rouge. Ils sont photostables et présentent une forte brillance [43]. Cependant leur toxicité, liée à leur composition, limite leur utilisation. La majorité des nanoparticules magnétiques se base sur l’utilisation de particules de maghémite (FeO3) ou de magnétite (Fe3O4), de quelques nanomètres de diamètre. Ces particules peuvent être encapsulées dans une matrice de silice, de polymère ou de polysaccharide (dextran). Les particules magnétiques sont désignées par le terme SPIO (SuperParamagnetic Iron Oxide) lorsque leur taille est comprise entre 50 et 500 nm et USPIO (Ultra small Superparamagnetic Iron Oxide) si leur diamètre est inférieur à 50 nm. Leur surface peut être fonctionnalisée par des molécules ciblantes pour une utilisation, in vitro et in vivo, à visée diagnostique [44]. Les nanoparticules inorganiques peuvent également être constituées d’oxyde de Galodinium, d’oxyde de titane ou d’or, par exemple. Les nanoparticules d’or, dont la taille n’excède pas 50 nm, peuvent présenter plusieurs géométries, comme des nanosphères, des nanobatonnets (nanorods), des nanocages ou des structures cœur-coquille. Les nanoparticules d’or sont d’excellents marqueurs pour les biosenseurs, car elles peuvent être détectées par divers techniques, telles la fluorescence ou la conductivité électrique .