Etude des mécanismes d'interaction bactéries/nanomatériaux à partir de nanoparticules hybrides coeur-coquille modèles: apport des techniques de spectrométrie de masse et d'analyse de surface. - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Poster De Conférence Année : 2022

Study of bacteria/nanomaterial interaction mechanisms using model hybrid core-shell nanoparticles: contribution of mass spectrometry and surface analysis techniques.

Etude des mécanismes d'interaction bactéries/nanomatériaux à partir de nanoparticules hybrides coeur-coquille modèles: apport des techniques de spectrométrie de masse et d'analyse de surface.

Résumé

The ever-increasing use of nanomaterials in our lifestyles poses obvious environmental pollution problems, particularly for microbes and bacteria present in ecosystems. However, the mechanisms of interaction between bacteria and nanoparticles are largely unexplored. In particular, the physico-chemical parameters that govern the complex processes of degradation and/or recognition of nanoparticulate organic matter are still unknown. In this project, the study of these parameters is conducted using a multidisciplinary strategy involving the fields of nanoscience, analytical chemistry and microbiology. In this context, model core-shell hybrid nanoparticles based on a gold@silica@gelatin structure are synthesized and interacted with Alteromonas macleodii LMG 2843 bacteria, chosen as a biological model because of their ability to degrade gelatin. Characterization of nanomaterials and monitoring of enzymatic degradation processes and bacterial/nanoparticle interactions are achieved through an innovative combination of complementary analytical techniques including Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry (ToF-SIMS), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Single-Particle Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (SP-ICP-MS), Liquid Chromatography Electrospray Ionization Mass Spectrometry (LC-ESI-MS), Auger Electron Spectroscopy (AES) and Transmission Electron Microscopy (TEM). On the one hand, SP-ICP-MS and AES analyses allow to quantify the mechanisms by which nanoparticles attach to cells, by tracking the gold core particles used as markers. On the other hand, ToF-SIMS, XPS and LC-ESI-MS techniques are used to identify peptide fragments derived from gelatin degradation on the surface of model nanoparticles. The results obtained and the strategy implemented pave the way for the identification of key parameters governing interactions between nanoparticles and bacteria, which are of great importance in environmental degradation processes as well as in the fight against pathogens.
L’utilisation de plus en plus importante de nanomatériaux dans nos modes de vie posent des problèmes évidents de pollution dans l’environnement notamment vis à vis des microbes et bactéries présentes dans les écosystèmes. Cependant, les mécanismes d’interaction entre bactéries et nanoparticules sont très peu étudiés. En particulier, les paramètres physico-chimiques qui gouvernent les processus complexes de dégradation et/ou de reconnaissance de la matière organique nanoparticulaire sont encore inconnus. Dans ce projet, l’étude de ces paramètres est conduite par une stratégie multidisciplinaire impliquant à la fois les domaines des nanosciences, de la chimie analytique et de la microbiologie. Dans ce contexte, des nanoparticules hybrides cœur-coquille modèles basées sur une structure de type or@silice@gélatine sont synthétisées et mises en interaction avec des bactéries Alteromonas macleodii LMG 2843 choisies comme modèle biologique car capables de dégrader la gélatine. La caractérisation des nanomatériaux et le suivi des processus de dégradation enzymatique et des interactions bactéries/nanoparticules sont réalisés grâce à la combinaison innovante de techniques analytiques complémentaires incluant la spectrométrie de masse d’ion secondaire à temps de vol (ToF-SIMS), la spectroscopie photo électronique à rayonnement X (XPS), la spectrométrie de masse à plasma induit en mode particule unique (SP-ICP-MS), la spectrométrie de masse à ionisation par électrospray couplée à la chromatographie liquide (LC-ESI-MS), la spectroscopie Auger (AES) et la microscopie électronique à transmission (MET). D’une part, les analyses en SP-ICP-MS et AES permettent de quantifier les mécanismes de fixation des nanoparticules sur les cellules en suivant les particules de cœur d’or utilisées comme marqueurs. D’autre part, les techniques ToF-SIMS, XPS et LC-ESI-MS sont utilisées dans le but d’identifier les fragments peptidiques provenant de la dégradation de la gélatine à la surface des nanoparticules modèles. Les résultats obtenus et la stratégie mise en œuvre ouvrent ainsi la voie à l’identification des paramètres clés régissant les interactions entre nanoparticules et bactéries, qui sont de première importance dans les processus de dégradation environnementaux mais aussi dans la lutte contre les pathogènes.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

hal-04325117 , version 1 (05-12-2023)

Identifiants

  • HAL Id : hal-04325117 , version 1

Citer

Sergio Fernandez-Castillo Suarez, Cécile Courrèges, Javier Jiménez-Lamana, Simon Godin, Sophie Nolivos, et al.. Etude des mécanismes d'interaction bactéries/nanomatériaux à partir de nanoparticules hybrides coeur-coquille modèles: apport des techniques de spectrométrie de masse et d'analyse de surface.. SPECTRATOM 2022, May 2022, Pau, France. ⟨hal-04325117⟩
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