Synthese van functionele nanopartikels voor de kwantificatie van aquatische pathogene micro-organismen.

De ontwikkeling van multifunctionele nanomaterialen is voordelig gebleken voor vele toepassingen. Nanopartikels in het bijzonder zijn intensief onderzocht, wat geleid heeft tot grote vooruitgang in de productie van partikels en controle over hun eigenschappen. Vanuit een biomedisch standpunt zijn ijzeroxide nanopartikels bijzonder waardevol dankzij hun biocompatibiliteit en lage toxiciteit. Hun magnetische eigenschappen worden al benut in medische beeldvorming, hyperthermie voor kankertherapie en geavanceerde afgifte van geneesmiddelen.

In dit proefschrift presenteren we de ontwikkeling van een multifunctioneel ijzeroxide nanopartikel dat kan gebruikt worden voor de magnetische scheiding van bacteriën uit een waterige oplossing, als een preconcentratie techniek.

De aanmaak en karakterisatie van de nanopartikels is beschreven in het eerste deel van dit werk. We ontwikkelden een verbeterde oppervlaktefunctionalisatie methode die het mogelijk maakte om de partikels efficiënt te coaten met verschillende liganden. Dankzij het gebruik van een covalente oppervlaktemodificatie werd de robuustheid en stabiliteit op lange termijn van het materiaal verbeterd. De invloed van de verschillende liganden op de colloïdale stabiliteit werd onderzocht, wat een solide basis vormde voor verdere ontwikkelingen.

Om de nanopartikels voldoende colloïdale stabiliteit te bieden, werd een nieuwe ligand ontworpen en aangemaakt. Door het modificeren van een poly(ethyleenglycol)-keten met twee verschillende functionele groepen werd een nieuwe heterobifunctionele ligand gevormd. Dankzij de aanwezigheid van de wateroplosbare keten werd de stabiliteit van de gefunctionaliseerde nanopartikels in complexe omgevingen sterk verbeterd. Daarenboven koppelden we antilichamen via een covalente binding aan de partikels en werd hun activiteit gecontroleerd, wat cruciaal is voor hun verdere toepasbaarheid. Het protocol voor de aanmaak van deze biogeconjugeerde nanopartikels wordt beschreven in het tweede deel van dit werk.

Legionella pneumophila bacteriën werden als modelorganismen gekozen voor de magnetische isolatie experimenten. Deze bacteriën zijn gekende veroorzakers van verschillende ziektes, inclusief gevaarlijke vormen van longonstekingen. Bijgevolg is hun detectie wettelijk verplicht in alle publieke watersystemen. We onderzochten met behulp van flowcytometrie of de biogeconjugeerde nanopartikels al dan niet in staat zijn om deze bacteriën aan te trekken uit een waterige oplossing. De resultaten gaven aan dat de ontwikkelde nanopartikels zeer efficiënt deze organismen kunnen isoleren. Daarenboven werd Legionella pneumophila ook geïsoleerd uit een mengsel van bacteriën, wat het potentieel van de ontwikkelde methodologie onderlijnt.

De resultaten toonden aan dat de nieuwe heterobifunctionele ligand nanopartikels efficiënt kan stabiliseren en dat een verdere modificatie met antilichamen mogelijk is. We ontwikkelden een nanopartikelplatform voor een zeer efficiënte scheiding van bacteriën uit een complexe omgeving. Door het zorgvuldig selecteren van antilichamen, kan een breed spectrum aan proteïnes of micro-organismen als doelwit gekozen worden. Dit maak de methodologie zeer waardevol voor de controle van de waterkwaliteit of voor magnetische opzuiveringen uit complexe media.