Mechanical Properties of a Photopolymerizable Hydrogel for Intervertebral Disc Replacement.

We report on the modelling and experimental validation of a photopolymerizable hydrogel for a Nucleus Pulposus replacement.

Exhaled breath condensate (EBC) as a matrix for nanoparticle exposure and health effect evaluation : final scientific report

The aim of this pilot project was to evaluate the feasibility of assessing the deposited particle dose in the lungs by applying the dynamic light scattering-based methodology in exhaled breath condensateur (EBC). In parallel, we developed and validated two analytical methods allowing the determination of inflammatory (hydrogen peroxide - H2O2) and lipoperoxidation (malondialdehyde - MDA) biomarkers in exhaled breath condensate. Finally, these methods were used to assess the particle dose and consecutive inflammatory effect in healthy nonsmoker subjects exposed to environmental tobacco smoke in controlled situations was done.

Energy transfer mechanism and Auger effect in Er3+ coupled silicon nanoparticle samples

We report a spectroscopic study about the energy transfer mechanism among silicon nanoparticles (Si-np), both amorphous and crystalline, and Er ions in a silicon dioxide matrix. From infrared spectroscopic analysis, we have determined that the physics of the transfer mechanism does not depend on the Si-np nature, finding a fast (< 200 ns) energy transfer in both cases, while the amorphous nanoclusters reveal a larger transfer efficiency than the nanocrystals. Moreover, the detailed spectroscopic results in the visible range here reported are essential to understand the physics behind the sensitization effect, whose knowledge assumes a crucial role to enhance the transfer rate and possibly employing the material in optical amplifier devices. Joining the experimental data, performed with pulsed and continuous-wave excitation, we develop a model in which the internal intraband recombination within Si-np is competitive with the transfer process via an Auger electron"recycling" effect. Posing a different light on some detrimental mechanism such as Auger processes, our findings clearly recast the role of Si-np in the sensitization scheme, where they are able to excite very efficiently ions in close proximity to their surface. (C) 2010 American Institute of Physics.

Nanoinventory : a representative survey of nanoparticle usage in Suisse industry

Background Addressing the risks of nanoparticles requires knowledge about their hazards, which is generated progressively, but also about occupational exposure and liberation into the environment. However, currently such information is not systematically collected, therefore the risk assessment of this exposure or liberation lacks quantitative data. In 2006 a targeted telephone survey among Swiss companies (1) showed the usage of nanoparticles in a few selected companies but did not provide data to extrapolate on the totality of the Swiss workforce. The goal of this study was to evaluate in a representative way the current prevalence and level of nanoparticle usage in Swiss industry, the health, safety and environment measures, and the number of potentially exposed workers. Results A representative, stratified mail survey was conducted among 1,626 clients of the Swiss National Accident Insurance Fund (SUVA). SUVA insures about 80,000 manufacturing firms, which represent 84% of all Swiss manufacturing companies. 947 companies answered the survey (58.3% response rate). Extrapolation to all Swiss manufacturing companies results in 1,309 workers (95%-confidence interval, 1,073 to 1,545) across the Swiss manufacturing sector being potentially exposed to nanoparticles in 586 companies (95%-CI: 145 to 1'027). This corresponds to 0.08% (95%-CI: 0.06% to 0.09%) of all Swiss manufacturing sector workers and to 0.6% (95%-CI: 0.2% to 1.1%) of companies. The industrial chemistry sector showed the highest percentage of companies using nanoparticles (21.2% of those surveyed) and a high percentage of potentially exposed workers (0.5% of workers in these companies), but many other important sectors also reported nanoparticles. Personal protection equipment was the predominant protection strategy. Only a minority applied specific environmental protection measures. Conclusions This is the first representative nationwide study on the prevalence of nanoparticle usage across a manufacturing sector. The information about the number of companies can be used for quantitative risk assessment. Furthermore it can help policy makers designing strategies to support companies in the responsible development of safer nanomaterial use. Noting the low prevalence of nanoparticle usage, there would still seem to be time to introduce necessary protection methods in a proactive and cost effective way in Swiss industry. But if the predicted "nano-revolution" becomes true, now is the time to take action.

Interlaboratory comparison of size measurements on nanoparticles using nanoparticle tracking analysis (NTA)

One of the key challenges in the field of nanoparticle (NP) analysis is in producing reliable and reproducible characterisation data for nanomaterials. This study looks at the reproducibility using a relatively new, but rapidly adopted, technique, Nanoparticle Tracking Analysis (NTA) on a range of particle sizes and materials in several different media. It describes the protocol development and presents both the data and analysis of results obtained from 12 laboratories, mostly based in Europe, who are primarily QualityNano members. QualityNano is an EU FP7 funded Research Infrastructure that integrates 28 European analytical and experimental facilities in nanotechnology, medicine and natural sciences with the goal of developing and implementing best practice and quality in all aspects of nanosafety assessment. This study looks at both the development of the protocol and how this leads to highly reproducible results amongst participants. In this study, the parameter being measured is the modal particle size.

In vivo study of an injectable poly(acrylonitrile)-based hydrogel paste as a bulking agent for the treatment of urinary incontinence.

Urinary incontinence can be treated by endoscopic injection of bulking agents, however, no optimal therapeutic effect has been achieved upon this treatment yet. In the present study, the development of a injectable poly(acrylonitrile) hydrogel paste is described, and its efficacy and histological behavior, once injected into the submucosal space of the minipig bladder, are evaluated. A device was developed to mix poly(acrylonitrile) hydrogel powder with glycerin, used as carrier, prior to injection into the submucosal space of the bladder. Several paste deposits, depending on the size of the bladder, were injected per animal. The implants were harvested at days 7, 14, 21, 28, 84 and 168 and analyzed morphologically and by histology. The persistence of the implants was demonstrated. However, at later time points the implants were split up and surrounded by granulomatous tissue, which was gradually replaced by histiocytes and adipocytes. Transitory focal urothelial metaplasia was observed only at day 7 and moderate foreign body reaction was detected predominantly between the second and fifth week. This study demonstrated the feasibility to develop an injectable paste of poly(acrylonitrile) hydrogel thought to provide the expected bulking effect, necessary for the treatment of urinary incontinence.

Atorvastatin-loaded hydrogel affects the smooth muscle cells of human veins

L'hyperplasie intimale est la cause majeure de sténoses de pontages veineux. Différents médicaments tels que les statines permettent de prévenir les sténoses mais leur administration systémique n'a que peu d'effet. Nous avons développé une matrice d'hydrogel d'acide hyaluronique qui permet d'avoir un relargage contrôlé d'atorvastatine sur un site désiré. L'enjeu de ce projet de recherche est de démontrer que l'atorvastatine relarguée par l'hydrogel a un effet similaire sur les cellules musculaires lisses de veines saphènes humaines comparé à l'atorvastatine directement diluée dans le milieu de culture. La recherche a été conduite conjointement par le laboratoire de médecine expérimentale du département de chirurgie thoracique et vasculaire du Centre Hospitalier Universitaire Vaudois et de l'Ecole de sciences pharmaceutiques des Universités de Lausanne et de Genève. On a incorporé de l'atorvastatine calcium (Chemos GmbH, Regenstauf Allemagne) dans des gels d'acide hyaluronique (Fortelis extra) à des concentrations déterminées afin de pouvoir analyser le relargage de l'Atovastatine dans le milieu de culture cellulaire par rapport aux concentrations d'atorvastatine directement ajoutées dans le milieu. Des cellules musculaires lisses primaires ont été cultivées à partir d'expiants de veines saphènes humaines. Elles ont été identifiées grâce à l'immunohistochimie par des anticorps contre la desmine et l'alpha-smooth muscle actine. La prolifération et la viabilité de ces cellules ont été analysées à l'aide du test MTT, leur transmigration avec le test de la chambre de Boyden et leur migration avec le principe de cicatrisation de plaies (wound healing assey). L'expression de gènes connus pour participer au développement de l'hyperplasie intimale, tels que la gap junction protein Connexin43 (Cx43), l'inhibiteur du plasminogène PAI-1, Thème oxygénase HO-1, la métalloproteinase-9 et l'inhibiteur de l'activateur du plasminogène tissulaire tPA, a été déterminée par niveau de mRNA exprimé en PCR. Leur expression en protéines a été analysée en utilisant la méthode par Western blots ainsi que l'immunohistochimie. Les expériences ont été effectuées à triple reprise en duplicats en parallèles avec de l'atorvastatine calcium directement ajoutée dans le milieu de culture et avec l'atorvastatine relarguée par l'hydrogel d'acide hyaluronique. Conclusions L'atorvastatine est relarguée par l'hydrogel de façon contrôlée. L'hydrogel contenant l'atorvastatine diminue la viabilité et la transmigration des cellules musculaires lisses de veines saphènes humaines de façon similaire à l'atorvastatine directement introduite dans le milieu de culture. L'hydrogel contenant l'atorvastatine module de façon sélective l'expression de marqueurs de la différentiation cellulaire de cellules musculaires lisses de veines saphènes humaines avec un retard de 24 heures comparé avec les effets de l'atorvastatine directement ajoutée au milieu de culture, sans néanmoins changer la distribution intra-cellulaire des protéines Cx43, HO-1 et PAI-1. Perspectives Il s'agit d'un projet d'importance clinique majeure permettant de réaliser des améliorations du traitement des artériopathies occlusives, ainsi que de relevance pharmacologique permettant de réaliser des dépôts de molécules avec un relargage stable et contrôlé à un site spécifique.

Atrovastatin-loaded hydrogel affects the smooth muscle cells of human veins

Les pontages veineux restent actuellement un traitement de choix dans les pathologies vasculaires occlusives. Cependant, plusieurs problèmes sont liés à ce type de revascularisation. Premièrement, l'hyperplasie intimale (HI) qui cause une resténose dans 20 à 50% des pontages, conduisant à un échec de la revascularisation. Ce processus est dû à la prolifération et à la migration des cellules musculaires lisses vasculaires vers l'intima, ainsi qu'à une sécrétion de protéines de la matrice extracellulaire conduisant à un épaississement de l'intima, principalement au niveau des anastomoses. Deuxièmement, bien qu'il existe des substances connues pour inhiber l'HI, leur administration systémique répétée est associée à une augmentation de leurs effets secondaires. Aucun dispositif ne permet actuellement la libération d'une telle substance localement au site d'une anastomose vasculaire. Nous avons donc développé un hydrogel d'acide hyaluronique compatible avec une application locale au niveau des anastomoses vasculaires et pouvant être chargé en atorvastatine (ATV) (inhibiteur de la 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA réductase), substance connue pour inhiber l'HI, dans le but de diminuer le fléau de la resténose. Nous avons tout d'abord testé l'effet de ce gel chargé en ATV sur la prolifération, la migration et la transmigration de cellules musculaires lisses primaires en culture provenant de veines saphènes humaines. Ensuite, nous avons étudié son effet sur différents gènes impliqués dans l'HI. Ceci a permis de montrer que l'ATV diminue la prolifération, la migration et la transmigration des cellules musculaires lisses humaines de façon similaire qu'elle soit ajoutée directement au milieu de culture ou qu'elle soit libérée par l'hydrogel chargé. De même, l'ATV régule de manière simultanée mais différentielle les gènes, en interférant avec le développement de l'HI. Nos expériences montrent que l'HI peut être diminuée in vitro grâce à cet hydrogel d'acide hyaluronique chargé en ATV. Ceci ouvre la porte au développement de futur dispositif permettant de relâcher des substances antisténotiques de façon continue, sur une durée prolongée, et in vivo.