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1. Technical note: A new automated radiolarian image acquisition, stacking, processing, segmentation and identification workflow

Author: Luc Beaufort, Martin Tetard, Thibault de Garidel-Thoron, Y. Gally, Giuseppe Cortese, Ross Marchant, Centre européen de recherche et d'enseignement des géosciences de l'environnement (CEREGE), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Collège de France (CdF (institution))-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), GNS Science [Lower Hutt], GNS Science, ANR-10-EQPX-0039,NanoID,Plateforme d'identification des nanoparticules dédiée à la sécurité(2010), ANR-15-CE40-0006,CoMeDiC,Métriques convergentes pour le calcul digital(2015), and Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)
Subjects: 010506 paleontology, Computer science, lcsh:Environmental protection, Stratigraphy, Interface (computing), ComputingMethodologies_IMAGEPROCESSINGANDCOMPUTERVISION, Image processing, 010502 geochemistry & geophysics, 01 natural sciences, Convolutional neural network, Digital image, Software, lcsh:Environmental pollution, lcsh:TD169-171.8, Segmentation, Computer vision, lcsh:Environmental sciences, 0105 earth and related environmental sciences, lcsh:GE1-350, Global and Planetary Change, business.industry, Paleontology, Identification (information), Workflow, lcsh:TD172-193.5, Artificial intelligence, business, [SDU.STU.PG]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Paleontology
Abstract: Identification of microfossils is usually done by expert taxonomists and requires time and a significant amount of systematic knowledge developed over many years. These studies require manual identification of numerous specimens in many samples under a microscope, which is very tedious and time-consuming. Furthermore, identification may differ between operators, biasing reproducibility. Recent technological advances in image acquisition, processing and recognition now enable automated procedures for this process, from microscope image acquisition to taxonomic identification. A new workflow has been developed for automated radiolarian image acquisition, stacking, processing, segmentation and identification. The protocol includes a newly proposed methodology for preparing radiolarian microscopic slides. We mount eight samples per slide, using a recently developed 3D-printed decanter that enables the random and uniform settling of particles and minimizes the loss of material. Once ready, slides are automatically imaged using a transmitted light microscope. About 4000 specimens per slide (500 per sample) are captured in digital images that include stacking techniques to improve their focus and sharpness. Automated image processing and segmentation is then performed using a custom plug-in developed for the ImageJ software. Each individual radiolarian image is automatically classified by a convolutional neural network (CNN) trained on a Neogene to Quaternary radiolarian database (currently 21 746 images, corresponding to 132 classes) using the ParticleTrieur software. The trained CNN has an overall accuracy of about 90 %. The whole procedure, including the image acquisition, stacking, processing, segmentation and recognition, is entirely automated via a LabVIEW interface, and it takes approximately 1 h per sample. Census data count and classified radiolarian images are then automatically exported and saved. This new workflow paves the way for the analysis of long-term, radiolarian-based palaeoclimatic records from siliceous-remnant-bearing samples.
Published: 2020
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2. How reversible are the effects of silver nanoparticles on macrophages? A proteomic-instructed view

Author: Catherine Aude-Garcia, Jacques Bourguignon, Sarah Cianférani, Anaelle Torres, Thierry Rabilloud, Karin Pernet-Gallay, Marie Carrière, Pierre-Henri Jouneau, Stéphane Ravanel, Hélène Diemer, Bastien Dalzon, Véronique Collin-Faure, Protéomique, Métaux et Différenciation (ProMD ), Laboratoire de Chimie et Biologie des Métaux (LCBM - UMR 5249), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Plantes, Stress & Métaux (MetalStress), Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), [GIN] Grenoble Institut des Neurosciences (GIN), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Grenoble Alpes (UGA), Laboratoire d'Etude des Matériaux par Microscopie Avancée (LEMMA ), Modélisation et Exploration des Matériaux (MEM), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SYMMES), ANSES (Agence Nationale de Sécurité Alimentaire, Environnementale et du Travail) (PNREST 2011/25, Innimmunotox project), CEA toxicology program (Nanostress grant), ANR-11-IDEX-0001,Amidex,INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE(2011), ANR-10-EQPX-0039,NanoID,Plateforme d'identification des nanoparticules dédiée à la sécurité(2010), Rabilloud, Thierry, INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE - - Amidex2011 - ANR-11-IDEX-0001 - IDEX - VALID, Equipements d'excellence - Plateforme d'identification des nanoparticules dédiée à la sécurité - - NanoID2010 - ANR-10-EQPX-0039 - EQPX - VALID, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Grenoble Institut des Neurosciences (GIN), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre Hospitalier Universitaire [Grenoble] (CHU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Laboratoire d'Etude des Matériaux par Microscopie Avancée (LEMMA), Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Protéomique, Métaux et Différenciation (ProMD), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), ANR-11-IDEX-0001-02/11-LABX-0064,SERENADE,Vers une conception de nanomatériaux innovants, durables et sûrs(2011), ANR-11-IDEX-0001-02/11-IDEX-0001,AMIDEX,AMIDEX(2011), ANR-10-EQPX-0039/10-EQPX-0039,NanoID,Plateforme d'identification des nanoparticules dédiée à la sécurité(2010), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Materials Science (miscellaneous), medicine.medical_treatment, Cellular homeostasis, 02 engineering and technology, 010501 environmental sciences, medicine.disease_cause, 01 natural sciences, Silver nanoparticle, Nitric oxide, chemistry.chemical_compound, Immune system, [SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], medicine, Macrophage, 0105 earth and related environmental sciences, General Environmental Science, Chemistry, Lipid metabolism, 021001 nanoscience & nanotechnology, Cell biology, [SDV.TOX] Life Sciences [q-bio]/Toxicology, Cytokine, [SDV.TOX]Life Sciences [q-bio]/Toxicology, [SDV.BBM.GTP] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], 0210 nano-technology, Oxidative stress
Abstract: International audience; Silver nanoparticles are known to strongly affect biological systems, and numerous toxicological studies have investigated their effects. Most of these studies examine the effects immediately following acute exposure. In this work, we have conducted further investigation by studying not only the acute, post-exposure response, but also the cellular response after a 72 hour-recovery-phase post exposure. As a biological model we have used macrophages, which are very important cells with respect to their role in the immune response to particulate materials. To investigate the response of macrophages to nanoparticles and their recovery post exposure, we have used a combination of proteomics and targeted experiments. These experiments provided evidence that the cellular reaction to nanoparticles, including the reaction during the recovery phase, is a very active process involving massive energy consumption. Pathways such as the oxidative stress response, central and lipid metabolism, protein production and quality control are strongly modulated during the cellular response to nanoparticles, and restoration of basic cellular homeo-stasis occurs during the recovery period. However, some specialized macrophage functions, such as lipopolysaccharide-induced cytokine and nitric oxide production, did not return to their basal levels even 72 hours post exposure, showing that some effects of silver nanoparticles persist even after exposure has ceased.
Published: 2019
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3. Oxidative transformation of Tungsten (W) nanoparticles potentially released in aqueous and biologicalmedia in case of Tokamak (nuclear fusion) Lost of Vacuum Accident (LOVA)

Author: Nathalie Herlin, Thierry Orsière, Jérôme Rose, E. Bernard, Romain Soulas, Olivier Proux, Gheorghe Dinescu, Bernard Angeletti, Perrine Chaurand, Dominique Vrel, Marcos Sanles Sobrido, Isabelle George, Sarah Dine, Véronique Malard, Bernard Rousseau, Christian Grisolia, Chiara Uboldi, Centre européen de recherche et d'enseignement des géosciences de l'environnement (CEREGE), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Collège de France (CdF (institution))-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Institut de Recherche sur la Fusion par confinement Magnétique (IRFM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institut de Biosciences et Biotechnologies d'Aix-Marseille (ex-IBEB) (BIAM), Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Interactions Protéine Métal (IPM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Institut de Biologie et de Technologies de Saclay (IBITECS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Institut méditerranéen de biodiversité et d'écologie marine et continentale (IMBE), Avignon Université (AU)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UMR237-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux (LSPM), Institut Galilée-Université Sorbonne Paris Cité (USPC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sorbonne Paris Nord, National Institute for Lasers, Plasma and Radiation Physics (NILPRP), Université de Bucarest-National Institute for Lasers, Plasma and Radiation Physics, Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France, French National Research Agency (ANR)Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)European CommissionFrench Atomic Energy Commission, The authors acknowledge the European Synchrotron Radiation Facility for provision of synchrotron radiation beamtime and especially the scientists in charge of the FAME (BM30b) beamline financially supported by CNRS and CEA., ANR-10-EQPX-0039,NanoID,Plateforme d'identification des nanoparticules dédiée à la sécurité(2010), ANR-11-IDEX-0001,Amidex,INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE(2011), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), and Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Subjects: Materials science, Aqueous solution, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Diffusion, Nanoparticle, chemistry.chemical_element, Tungsten, Fusion power, 010502 geochemistry & geophysics, 7. Clean energy, 01 natural sciences, Dilution, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, Chemical engineering, chemistry, General Earth and Planetary Sciences, Nuclear fusion, Dissolution, 0105 earth and related environmental sciences, General Environmental Science
Abstract: International audience; Oxidative transformation of Tungsten (W) nanoparticles potentially released in aqueous and biologicalmedia in case of Tokamak (nuclear fusion) Lost of Vacuum Accident (LOVA) technological breakthroughs need to be achieved before fusion become available and economicallyviable. In addition, and prior to industrial development of the fusion technology, it is worth addressing possible negative environmental and health impacts. For instance, the interactions between the plasma and refractory materials called plasma facing components (PFC) like tungsten, will generate tritiated dust. The aim of the study is to address the fate in water and biological media of W nanoparticles that might be released in case of Lost Of Vacuum Accident (LOVA). The dilution of particles in TRIS, LHC9 and pulmonary media did not strongly affect the average size of the particles while the dilution in Saline medium lead to substantial aggregation. The results proved that oxidative dissolution of W nanoparticles occurred in several aqueous/biological media (TRIS, LHC9 and Lung media) with increasing time. Fromthe different dissolution rates as a function of the tested media, it seems that the oxidative dissolutions are rate limited by diffusion in the oxidized layer surrounding the metallic core of particles. The mechanisms of dissolution involved W4Å and W6Å corroded layers prior to W6Å dissolution. Knowledge provided by these dispersion–dissolution experiments helped to determine the environmental mobility and persistence as well as the bio-durability of these tungsten nanoparticles. As dissolution has potential to influence the toxicity of particles, it is a crucial parameter to consider in the risk assessment of particles.
Published: 2020
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4. Mechanisms limiting the release of TiO 2 nanomaterials during photocatalytic cement alteration: the role of surface charge and porous network morphology

Author: Nathan Bossa, Perrine Chaurand, Clement Levard, Jérôme Vicente, Daniel BORSCHNECK, Christophe Geantet, Olivier Aguerre-Chariol, Jérôme Rose, Institut National de l'Environnement Industriel et des Risques (INERIS), Centre européen de recherche et d'enseignement des géosciences de l'environnement (CEREGE), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Aix Marseille Université (AMU)-Collège de France (CdF (institution))-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut universitaire des systèmes thermiques industriels (IUSTI), Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), IRCELYON-Catalyse Hétérogène pour la Transition Energétique (CATREN), Institut de recherches sur la catalyse et l'environnement de Lyon (IRCELYON), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-11-IDEX-0001,Amidex,INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE(2011), ANR-10-EQPX-0039,NanoID,Plateforme d'identification des nanoparticules dédiée à la sécurité(2010), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Collège de France (CdF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU), IRCELYON-Energies, carburants, intermédiaires pour le développement durable (ECI2D), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-11-IDEX-0001-02/11-IDEX-0001,AMIDEX,AMIDEX(2011), ANR-10-EQPX-39-01,EQUIPEX,'Equipements d'Excellence' (EQUIPEX) - 2010, and Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Subjects: Micro and nano X-ray computed tomography (micro and nano-CT), 3D imaging, [SDE.IE]Environmental Sciences/Environmental Engineering, Life cycle, Pore throat size, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, [CHIM.INOR]Chemical Sciences/Inorganic chemistry, [SDE.ES]Environmental Sciences/Environmental and Society, Exposure
Abstract: SSCI-VIDE+ECI2D+CGE; International audience; Nanomaterials have been widely used in a wide range of manufactured products in order to improve / add new properties. Photocatalytic cement maintains clean and white wall fronts and also provide interesting air pollution-reducing properties due to photocatalytic activity of incorporated TiO2-NMs. However, despite these environmental benefits, there is evidence of the release of TiO2-NMs during cement use. Therefore, it is crucial to understand the parameters controlling TiO2-NMs release. Zêta potentials of TiO2-NMs were investigated from the unaltered core to the cement altered surface using simulated cement pore waters. The mineralogy and chemical composition of the altered layer were investigated using X-ray Diffraction (XRD) and micro X-ray fluorescence spectroscopy (micro-XRF). Finally, pore network morphology was fully analyzed using X-ray computed tomography at both micro and nano-scales (micro and nano-CT) and quantified using 3D morphological software (i-Morph). This study provides evidence that the TiO2-NMs release comes from a very thin “active surface layer” (thickness less than 20 µm) where both cement surface chemistry and the pore network appears to be favorable for the TiO2-NMs diffusion. The pore volume connected to the surface with a throat size ≥1016 nm appears to control and be used as a predictor for TiO2-NMs release.
Published: 2019

5. The performance and the characterization of laser ablation aerosol particle time-of-flight mass spectrometry (LAAP-ToF-MS)

Author: Rachel Gemayel, Stig Hellebust, Brice Temime-Roussel, Nathalie Hayeck, Johannes T. Van Elteren, Henri Wortham, Sasho Gligorovski, Laboratoire Chimie de l'environnement (LCE), Aix Marseille Université (AMU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), IRCELYON-Catalytic and Atmospheric Reactivity for the Environment (CARE), Institut de recherches sur la catalyse et l'environnement de Lyon (IRCELYON), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), National Institute of Chemistry, ANR-11-IDEX-0001,Amidex,INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE(2011), ANR-10-EQPX-0039,NanoID,Plateforme d'identification des nanoparticules dédiée à la sécurité(2010), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), and Université de Lyon-Université de Lyon-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: lcsh:TA715-787, lcsh:Earthwork. Foundations, [CHIM.CATA]Chemical Sciences/Catalysis, lcsh:TA170-171, [SDE.ES]Environmental Sciences/Environmental and Society, lcsh:Environmental engineering
Abstract: Hyphenated laser ablation-mass spectrometry instruments have been recognized as useful analytical tools for the detection and chemical characterization of aerosol particles. Here we describe the performances of a Laser Ablation Aerosol Particle-Time-of-Flight Mass Spectrometer (LAAP-ToF-MS) which was designed for aerodynamic particle sizing using two 405 nm scattering lasers and characterization of the chemical composition of single aerosol particle via ablation/ionization by a 193 nm excimer laser and detection in a bipolar time-of flight mass spectrometer with a mass resolving power of m/Δm > 600. A laboratory based optimization strategy is described for the development of an analytical methodology for characterization of atmospheric particles using the LAAP-ToF-MS instrument in combination with a particle generator, a differential mobility analyzer and an optical particle counter. We investigated the influence of a suite of variables (particle number concentration, particle size and particle composition on the detection efficiency). The detection efficiency is a product of the scattering efficiency of the laser diodes and the ionization efficiency or hit rate of the excimer laser. The scattering efficiency was found to vary between 0.6 and 1.9 % with an average of 1.1 %; the relative standard deviation (RSD) was 17.0 %. The hit rate exhibited an excellent repeatability with an average value of 63 % and an RSD of 18 %. In addition to laboratory tests, ambient air was sampled by LAAP-ToF-MS during a period of six days at the campus of Aix-Marseille University, situated in the city center of Marseille, France. The optimized LAAP-ToF-MS methodology enables high temporal resolution measurements of the chemical composition of ambient particles, provides new insights into environmental science, and a new investigative tool for atmospheric chemistry and physics, aerosol science and health impact studies.
Published: 2016
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6. In Vitro Dermal Safety Assessment of Silver Nanowires after Acute Exposure: Tissue vs. Cell Models

Author: Sylvia G. Lehmann, Laurent Charlet, Thierry G.G. Maffeis, Benjamin Gilbert, Simon Clavaguera, Isabelle Pignot-Paintrand, Michel Seve, Walid Rachidi, Alexei Grichine, Institut d'oncologie/développement Albert Bonniot de Grenoble (INSERM U823), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-CHU Grenoble-EFS-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Centre de Recherches sur les Macromolécules Végétales (CERMAV ), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire Lésions des Acides Nucléiques (LAN), Service de Chimie Inorganique et Biologique (SCIB - UMR E3), Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SYMMES), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Chimie Interface Biologie pour l’Environnement, la Santé et la Toxicologie (CIBEST ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Laboratory of Fundamental and Applied Bioenergetics = Laboratoire de bioénergétique fondamentale et appliquée (LBFA), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Centre Hospitalier Universitaire [Grenoble] (CHU), PROteomics and METabolomics Platform [Grenoble] (PROMETHEE), Institut des Sciences de la Terre (ISTerre), Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), ANR-10-EQPX-0039,NanoID,Plateforme d'identification des nanoparticules dédiée à la sécurité(2010), ANR-11-IDEX-0001,Amidex,INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE(2011), Institute for Advanced Biosciences / Institut pour l'Avancée des Biosciences (Grenoble) (IAB), Centre Hospitalier Universitaire [Grenoble] (CHU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Etablissement français du sang - Auvergne-Rhône-Alpes (EFS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Laboratoire des matériaux et du génie physique (LMGP ), Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), CEA/DRT/LITEN - Laboratoire de Nanocaractérisation et Nanosécurité, ANR-10-LABX-0056,OSUG@2020,Innovative strategies for observing and modelling natural systems(2010), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), and Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: 0301 basic medicine, [SDV.BIO]Life Sciences [q-bio]/Biotechnology, General Chemical Engineering, Cell, [SDV.CAN]Life Sciences [q-bio]/Cancer, 02 engineering and technology, [SDV.BC.BC]Life Sciences [q-bio]/Cellular Biology/Subcellular Processes [q-bio.SC], Silver nanowires, Dermal exposure, Article, primary keratinocytes, lcsh:Chemistry, 03 medical and health sciences, [SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], [SDV.BC.IC]Life Sciences [q-bio]/Cellular Biology/Cell Behavior [q-bio.CB], medicine, Nanotechnology, General Materials Science, Cytotoxicity, Skin, Chemistry, 030111 toxicology, [SDV.BBM.BM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Molecular biology, Materials Engineering, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, silver nanowires, In vitro, 3. Good health, medicine.anatomical_structure, 3D reconstructed epidermis model, lcsh:QD1-999, Acute exposure, skin irritation in vitro, Toxicity, cytotoxicity, 0210 nano-technology, [SDV.MHEP.DERM]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Dermatology, Biomedical engineering, Potential toxicity
Abstract: © 2018 by the authors. Licensee MDPI, Basel, Switzerland. Silver nanowires (AgNW) are attractive materials that are anticipated to be incorporated into numerous consumer products such as textiles, touchscreen display, and medical devices that could be in direct contact with skin. There are very few studies on the cellular toxicity of AgNW and no studies that have specifically evaluated the potential toxicity from dermal exposure. To address this question, we investigated the dermal toxicity after acute exposure of polymer-coated AgNW with two sizes using two models, human primary keratinocytes and human reconstructed epidermis. In keratinocytes, AgNW are rapidly and massively internalized inside cells leading to dose-dependent cytotoxicity that was not due to Ag+release. Analysing our data with different dose metrics, we propose that the number of NW is the most appropriate dose-metric for studies of AgNW toxicity. In reconstructed epidermis, the results of a standard in vitro skin irritation assay classified AgNW as non-irritant to skin and we found no evidence of penetration into the deeper layer of the epidermis. The findings show that healthy and intact epidermis provides an effective barrier for AgNW, although the study does not address potential transport through follicles or injured skin. The combined cell and tissue model approach used here is likely to provide an important methodology for assessing the risks for skin exposure to AgNW from consumer products.
Published: 2018
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7. New highlights of phytolith structure and occluded carbon location: 3-D X-ray microscopy and NanoSIMS results

Author: A. Alexandre, I. Basile-Doelsch, T. Delhaye, D. Borshneck, J. C. Mazur, P. Reyerson, G. M. Santos, Centre européen de recherche et d'enseignement des géosciences de l'environnement (CEREGE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Collège de France (CdF (institution))-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Plateforme NanoSIMS (NanoSIMS), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR), LABEX OT-Med (France), U.S. National Science Foundation (DEB-1144888 ), 'Investissements d'Avenir' French Government program of the French National Research Agency (ANR-10-EQPX-39-01), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Collège de France (CdF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Aix Marseille Université (AMU)-Collège de France (CdF (institution))-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Rennes (UR)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR), Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), ANR-10-EQPX-0039,NanoID,Plateforme d'identification des nanoparticules dédiée à la sécurité(2010), and Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Subjects: lcsh:Geology, 010506 paleontology, lcsh:QH501-531, 010504 meteorology & atmospheric sciences, 13. Climate action, lcsh:QH540-549.5, [SDE]Environmental Sciences, lcsh:QE1-996.5, lcsh:Life, lcsh:Ecology, [SDU.ENVI]Sciences of the Universe [physics]/Continental interfaces, environment, 01 natural sciences, 0105 earth and related environmental sciences
Abstract: Phytoliths contain occluded organic compounds called phytC. Recently, phytC content, nature, origin, paleoenvironmental meaning and impact in the global C cycle has been the subject of increasing debate. Inconsistencies were fed by the scarcity of in-situ characterization of phytC in phytoliths. Here we reconstructed at high spatial resolution the 3-dimensional (3-D) structure of harvested grass short cell (GSC) phytoliths using 3-D X-ray microscopy. While this technic has been widely used for 3-D reconstruction of biological systems it has never been applied in high resolution mode to silica particles. Simultaneously, we investigated the location of phytC using Nano-scale Secondary Ion Mass Spectrometry (NanoSIMS). Our data evidenced that the silica structure contains micrometric internal cavities. These internal cavities were sometimes observed isolated from the outside. Their opening may be an original feature or may result from a beginning of dissolution of silica during the chemical extraction procedure, mimicking the progressive dissolution process that can happen in natural environments. The phytC that may originally occupy the cavities is thus susceptible to rapid oxidation. It was not detected by the nanoSIMS technique. To the contrary another pool of phytC, continuously distributed in and protected by the silica structure was evidenced. Its N/C ratio (0.27) is in agreement with the presence of amino acids. These findings allowed to discuss discrepancies in phytC quantification, evaluate phytC accessibility to oxidation, and reassess the paleo-environmental meaning of opaque features observed in phytoliths by natural light (NL) microcopy. They also should help to reappraise the significance of phytC in the global C cycle.
Published: 2015
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8. Selenite Uptake by Ca-Al LDH: A Description of Intercalated Anion Coordination Geometries

Author: Alejandro Fernandez-Martinez, Sylvain Grangeon, Sarah Bureau, Nicolas C.M. Marty, Sergio Carrero, Ayumi Koishi, Giuliana Aquilanti, Delphine Tisserand, Christophe Tournassat, Carlo Marini, Laurent Charlet, Erik Elkaim, Bin Ma, Nathaniel Findling, Institut des Sciences de la Terre (ISTerre), Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM), Institut des Sciences de la Terre d'Orléans - UMR7327 (ISTO), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM), Milieux Poreux - UMR7327, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC), Department of Earth Science University of Huelva, Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), CELLS ALBA, Cerdanyola Del Valles 08390, Spain, Elettra Sincrotrone Trieste, ANR-10-LABX-0056,OSUG@2020,Innovative strategies for observing and modelling natural systems(2010), ANR-10-EQPX-0039,NanoID,Plateforme d'identification des nanoparticules dédiée à la sécurité(2010), Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC)
Subjects: Ion exchange, Extended X-ray absorption fine structure, Aluminate, Inorganic chemistry, Layered double hydroxides, Sorption, 02 engineering and technology, General Chemistry, 010501 environmental sciences, engineering.material, 021001 nanoscience & nanotechnology, Selenious Acid, 01 natural sciences, chemistry.chemical_compound, chemistry, X-Ray Diffraction, [SDU]Sciences of the Universe [physics], Phase (matter), engineering, Hydroxides, Environmental Chemistry, Absorption (chemistry), 0210 nano-technology, Stoichiometry, 0105 earth and related environmental sciences
Abstract: International audience; Layered double hydroxides (LDHs) are anion exchangers with a strong potential to scavenge anionic contaminants in aquatic environments. Here, the uptake of selenite (SeO32–) by Ca–Al LDHs was investigated as a function of Se concentration. Thermodynamic modeling of batch sorption isotherms shows that the formation of SeO32–-intercalated AFm (hydrated calcium aluminate monosubstituent) phase, AFm-SeO3, is the dominant mechanism controlling the retention of Se at medium loadings. AFm-Cl2 shows much stronger affinity and larger distribution ratio (Rd ∼ 17800 L kg–1) toward SeO32– than AFm-SO4 (Rd ∼ 705 L kg–1). At stoichiometric SeO32– loading for anion exchange, the newly formed AFm-SeO3 phase results in two basal spacing, i.e., 9.93 ± 0.06 Å and ∼11.03 ± 0.03 Å. Extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) spectra indicate that the intercalated SeO32– forms inner-sphere complexes with the Ca–Al–O layers. In situ X-ray diffraction (XRD) shows that basal spacing of Ca–Al LDHs have a remarkable linear relationship with the size of hydrated intercalated anions (i.e., Cl–, SO42–, MoO42–, and SeO32–). Contrary to AFm-SeO3 with inner-sphere SeO32– complexes in the interlayer, the phase with hydrogen-bonded inner-sphere complexed SeO32– is kinetically favored but thermodynamically unstable. This work offers new insights about the determination of intercalated anion coordination geometries via XRD analyses.
Published: 2017
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9. Silver Nanoparticles and Wheat Roots: A Complex Interplay

Author: Ana Elena Pradas del Real, Clément Levard, Marie Carrière, Géraldine Sarret, Perrine Chaurand, Vladimir Vidal, Hiram Castillo-Michel, Centre européen de recherche et d'enseignement des géosciences de l'environnement (CEREGE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Collège de France (CdF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Institut des Sciences de la Terre (ISTerre), Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-PRES Université de Grenoble-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF), Chimie Interface Biologie pour l’Environnement, la Santé et la Toxicologie (CIBEST), SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SYMMES), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), ANR-11-IDEX-0001-02/11-LABX-0064,SERENADE,Vers une conception de nanomatériaux innovants, durables et sûrs(2011), ANR-11-IDEX-0001-02/11-IDEX-0001,AMIDEX,AMIDEX(2011), ANR-10-EQPX-0039/10-EQPX-0039,NanoID,Plateforme d'identification des nanoparticules dédiée à la sécurité(2010), Laboratoire Lésions des Acides Nucléiques (LAN), Service de Chimie Inorganique et Biologique (SCIB - UMR E3), Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ID21, Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Chimie Interface Biologie pour l’Environnement, la Santé et la Toxicologie (CIBEST ), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-11-IDEX-0001,Amidex,INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE(2011), ANR-10-EQPX-0039,NanoID,Plateforme d'identification des nanoparticules dédiée à la sécurité(2010), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Aix Marseille Université (AMU)-Collège de France (CdF (institution))-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), and Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: 0106 biological sciences, Silver, media_common.quotation_subject, Metal Nanoparticles, [SDU.STU]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences, 010501 environmental sciences, Plant Roots, 01 natural sciences, Silver nanoparticle, Metal, Soil, Botany, Soil Pollutants, Environmental Chemistry, Metal nanoparticles, [SDU.ENVI]Sciences of the Universe [physics]/Continental interfaces, environment, Triticum, 0105 earth and related environmental sciences, media_common, 2. Zero hunger, Plant roots, Chemistry, General Chemistry, Speciation, Environmental chemistry, visual_art, [SDE]Environmental Sciences, visual_art.visual_art_medium, Phytotoxicity, 010606 plant biology & botany
Abstract: International audience; Agricultural soils are major sinks of silver nanoparticles in the environment, and crops are directly exposed to these emerging contaminants. A clear picture of their chemical transformations, uptake and transport mechanisms, and phytotoxic impacts is still lacking. In this work, wheat plants were exposed to pristine metallic (Ag-NPs) and sulfidized (Ag 2 S-NPs) silver nanoparticles and ionic Ag. Data on Ag distribution and speciation, phytotoxicity markers, and gene expression were studied. A multi-technique and multi-scale approach was applied, combining innovating tools at both the laboratory and synchrotron. Various chemical transformations were observed on the epidermis and inside roots, even for Ag 2 S-NPs, leading to an exposure to multiple Ag forms, which likely evolve over time. Genes involved in various functions including oxidative stress, defense against pathogens, and metal homeostasis were impacted in different ways depending upon the Ag source. This study illustrates the complexity of the toxicity pattern for plants exposed to Ag-NPs, the necessity of monitoring several markers to accurately evaluate the toxicity, and the interest of interpreting the toxicity pattern in light of the distribution and speciation of Ag.
Published: 2017
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10. Characterization of photocatalytic paints: a relationship between the photocatalytic properties – release of nanoparticles and volatile organic compounds

Author: B. Fiorentino, Sasho Gligorovski, Gregory Brochard, Vincent Bartolomei, O. Sicardy, R. Soulas, B. Pepin-Donat, G. Gebel, A. Audemard, Henri Wortham, C. Lombard, Anass Benayad, Adrien Gandolfo, Jean-François Damlencourt, L. Porcar, Delphine Truffier-Boutry, CEA/DRT/LITEN - Laboratoire de Nanocaractérisation et Nanosécurité, Laboratoire Chimie de l'environnement (LCE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Conception d’Architectures Moléculaires et Processus Electroniques (CAMPE), SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SYMMES), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ALLIOS, Institut Laue-Langevin (ILL), ILL, State Key Laboratory of Organic Geochemistry, Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou, ANR-11-IDEX-0001,Amidex,INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE(2011), ANR-10-EQPX-0039,NanoID,Plateforme d'identification des nanoparticules dédiée à la sécurité(2010), Aix Marseille Université (AMU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Subjects: Materials science, [SDE.IE]Environmental Sciences/Environmental Engineering, Materials Science (miscellaneous), Xylene, Formaldehyde, Nanoparticle, 02 engineering and technology, 010501 environmental sciences, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, chemistry.chemical_compound, Chemical engineering, chemistry, 13. Climate action, Titanium dioxide, Photocatalysis, Degradation (geology), Methanol, 0210 nano-technology, NOx, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 0105 earth and related environmental sciences, General Environmental Science
Abstract: Photocatalytic TiO2 appears to be a promising material to eliminate many air pollutants such as nitrogen oxides (NOx) and volatile organic compounds (VOCs). However, a number of questions remain unanswered prior to its full optimization. Some photocatalytic materials are already commercialized but their photocatalytic effects are questionable. In the present study, characterization of two paints for indoor and outdoor applications, one containing micro-sized titanium dioxide (TiO2) particles and the other based on nano-TiO2, is undertaken in order to understand their environmental impact during the use phase. The photocatalytic efficiency of the paints is determined before and after climatic ageing. The degradation of the paints induced by their ageing is characterized in parallel. Powders, dispersions and paints applied on a substrate are investigated to characterize the state of the nanoparticles (NPs) as a function of their surrounding media. The abrasion of the photocatalytic materials indicates that the presence of TiO2 (NPs) enhances the organic matrix degradation of the paints due to a greater photocatalytic effect. The online and continuous measurements by PTR-ToF-MS indicate that the degradation of the organic matrix leads to release of organic compounds (formaldehyde, methanol, acetaldehyde and formic acid) into the air which suggests that monitoring only the removal of VOCs (in this case xylene) is not enough to make a proper evaluation of the effectiveness of photocatalytic paints towards VOC elimination. These VOCs emerge exclusively from the degradation of the organic matrix as much lower VOC emissions were measured in the case of the aged paint which exhibits a lower amount of organic components in the matrix. This study links the morphological observations, chemical determination, structural parameters and photocatalytic properties of the paints for future optimization of safer-by-design photocatalytic paints.
Published: 2017
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11. Different in vitro exposure regimens of murine primary macrophages to silver nanoparticles induce different fates of nanoparticles and different toxicological and functional consequences

Author: Catherine Aude-Garcia, Pierre-Henri Jouneau, S. Sorieul, Geoffrey Mure, Nathalie Herlin-Boime, Karine Pernet-Gallay, Thierry Rabilloud, Adèle Gerdil, Marie Carrière, Véronique Collin-Faure, Florent Villiers, Laboratoire de Chimie et Biologie des Métaux (LCBM - UMR 5249), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Grenoble Institut des Neurosciences (GIN), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Laboratoire d'Etude des Matériaux par Microscopie Avancée (LEMMA ), Modélisation et Exploration des Matériaux (MEM), Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Centre d'Etudes Nucléaires de Bordeaux Gradignan (CENBG), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Edifices Nanométriques (LEDNA), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Lésions des Acides Nucléiques (LAN), Service de Chimie Inorganique et Biologique (SCIB - UMR E3), Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANSES (PNREST 2011/25, Innimmunotox project) - CEA toxicology program (Nanostress grant) - Program Transversal de Toxicologie/PlantUra’’ funded by the CEA, ANR-11-IDEX-0001,Amidex,INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE(2011), ANR-10-EQPX-0039,NanoID,Plateforme d'identification des nanoparticules dédiée à la sécurité(2010), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), [GIN] Grenoble Institut des Neurosciences (GIN), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Martin-Laffon, Jacqueline, INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE - - Amidex2011 - ANR-11-IDEX-0001 - IDEX - VALID, Equipements d'excellence - Plateforme d'identification des nanoparticules dédiée à la sécurité - - NanoID2010 - ANR-10-EQPX-0039 - EQPX - VALID, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Laboratoire de physiologie cellulaire végétale (LPCV), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Grenoble-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF), Laboratoire d'Etude des Matériaux par Microscopie Avancée (LEMMA), Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-11-IDEX-0001-02/11-LABX-0064,SERENADE,Vers une conception de nanomatériaux innovants, durables et sûrs(2011), ANR-11-IDEX-0001-02/11-IDEX-0001,AMIDEX,AMIDEX(2011), and ANR-10-EQPX-0039/10-EQPX-0039,NanoID,Plateforme d'identification des nanoparticules dédiée à la sécurité(2010)
Subjects: Lipopolysaccharides, Materials science, Silver, Lipopolysaccharide, Macrophage, Phagocytosis, Speciation, Primary Cell Culture, Biomedical Engineering, Metal Nanoparticles, Stimulation, 02 engineering and technology, 010501 environmental sciences, Toxicology, 01 natural sciences, Proinflammatory cytokine, Nitric oxide, chemistry.chemical_compound, Mice, Nanoparticle, Microscopy, Electron, Transmission, Animals, Murine, 0105 earth and related environmental sciences, Membrane Potential, Mitochondrial, Dose-Response Relationship, Drug, Toxicity, Macrophages, Spectrometry, X-Ray Emission, 021001 nanoscience & nanotechnology, Cell biology, [SDV.TOX] Life Sciences [q-bio]/Toxicology, chemistry, [SDV.TOX]Life Sciences [q-bio]/Toxicology, Immunology, Cytokines, 0210 nano-technology, Intracellular
Abstract: International audience; Silver nanoparticles (Ag-NPs) are used in a variety of consumers' goods. Their toxicological impact is currently intensely studied, mostly upon acute exposure, but their intracellular dissolution and fate is rather poorly documented. In this study, murine primary macrophages were exposed to a single high but non-lethal dose of Ag-NPs or to repeated, low doses of Ag-NPs. Cells were either collected immediately after acute exposure or after 72 h of recovery in the NP-free exposure medium. Ag intracellular content and distribution were analyzed by particle-induced X-ray emission, transmission electron microscopy coupled to energy-dispersive spectroscopy analysis and inductively coupled plasma mass spectrometry. In parallel, macrophage functionality as well as inflammatory and thiol-responses were assessed after Ag-NP exposure. We show that Ag accumulation in macrophages is similar upon acute and repeated exposure to Ag-NPs, and that Ag is partly expelled from cells during the 72 h recovery stage. However, acute exposure leads to a strong response of macrophages, characterized by reduced mitochondrial membrane potential, phagocytic capacity and nitric oxide (NO) production upon lipopolysaccharide (LPS) stimulation. Under this condition, we also show an increased release of proinflammatory cytokines as well as a decreased release of anti-inflammatory cytokines. This response is reversible since these biomarkers reach their basal level after the recovery phase; and is much less intense in repeatedly exposed cells. These results suggest that repeated exposure of macrophages to Ag-NPs, which is a more realistic exposure scenario than acute exposure, leads to significant Ag intracellular accumulation but a much less intense toxicological response
Published: 2016
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12. Exposure-dependent Ag+ release from silver nanoparticles and its complexation in AgS2 sites in primary murine macrophages

Author: Nathalie Herlin-Boime, Catherine Aude-Garcia, Pascale Delangle, Marie Carrière, Giulia Veronesi, Thierry Rabilloud, Thomas Gallon, Isabelle Kieffer, European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), Laboratoire de Chimie et Biologie des Métaux (LCBM - UMR 5249), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Reconnaissance Ionique et Chimie de Coordination (RICC), SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SYMMES), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Service de Chimie Inorganique et Biologique (SCIB - UMR E3), Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Francis PERRIN (LFP - URA 2453), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Edifices Nanométriques (LEDNA), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Lésions des Acides Nucléiques (LAN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), ANR-11-IDEX-0001,Amidex,INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE(2011), ANR-10-EQPX-0039,NanoID,Plateforme d'identification des nanoparticules dédiée à la sécurité(2010), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Subjects: Materials science, Silver, Stereochemistry, Cell Survival, Ab initio, Nanoparticle, Metal Nanoparticles, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, Photochemistry, 01 natural sciences, Silver nanoparticle, Metal, Mice, Microscopy, Electron, Transmission, Animals, General Materials Science, Dissolution, Cells, Cultured, X-ray absorption spectroscopy, Ligand, Macrophages, Silver Compounds, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Glutathione, 0104 chemical sciences, X-Ray Absorption Spectroscopy, visual_art, visual_art.visual_art_medium, Absorption (chemistry), 0210 nano-technology
Abstract: International audience; Silver nanoparticles (AgNPs) toxicity is related to their dissolution in biological environments and to the binding of the released Ag+ ions in cellulo; the chemical environment of recombined Ag+ ions is responsible for their toxicological outcome, moreover it is indicative of the cellular response to AgNPs exposure, and can therefore shed light on the mechanisms governing AgNPs toxicity. This study probes the chemistry of Ag species in primary murine macrophages exposed to AgNPs by making use of X-ray Absorption Fine Structure spectroscopy in cryogenic conditions: the linear combination analysis of the near-edge region of the spectra provides the fraction of Ag+ ions released from the AgNPs at a given exposure condition and highlights their complexation with thiolate groups; the ab initio modelling of the extended spectra allows measuring the Ag-S bond length in cellulo. Dissolution rates depend on the exposure scenario, chronicity leading to higher Ag+ release than acute exposure; Ag-S bond lengths are 2.41+/-0.03 A and 2.38+/-0.01 A in acute and chronic exposure respectively, compatible with digonal AgS2 coordination. Glutathione is identified as the most likely putative ligand for Ag+. The proposed method offers scope for the investigation of metallic nanoparticles dissolution and recombination in cellular models.
Published: 2015
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12 results on '"ANR-10-EQPX-0039,NanoID,Plateforme d'identification des nanoparticules dédiée à la sécurité(2010)"'

1. Technical note: A new automated radiolarian image acquisition, stacking, processing, segmentation and identification workflow

2. How reversible are the effects of silver nanoparticles on macrophages? A proteomic-instructed view

3. Oxidative transformation of Tungsten (W) nanoparticles potentially released in aqueous and biologicalmedia in case of Tokamak (nuclear fusion) Lost of Vacuum Accident (LOVA)

4. Mechanisms limiting the release of TiO 2 nanomaterials during photocatalytic cement alteration: the role of surface charge and porous network morphology

5. The performance and the characterization of laser ablation aerosol particle time-of-flight mass spectrometry (LAAP-ToF-MS)

6. In Vitro Dermal Safety Assessment of Silver Nanowires after Acute Exposure: Tissue vs. Cell Models

7. New highlights of phytolith structure and occluded carbon location: 3-D X-ray microscopy and NanoSIMS results

8. Selenite Uptake by Ca-Al LDH: A Description of Intercalated Anion Coordination Geometries

9. Silver Nanoparticles and Wheat Roots: A Complex Interplay

10. Characterization of photocatalytic paints: a relationship between the photocatalytic properties – release of nanoparticles and volatile organic compounds

11. Different in vitro exposure regimens of murine primary macrophages to silver nanoparticles induce different fates of nanoparticles and different toxicological and functional consequences

12. Exposure-dependent Ag+ release from silver nanoparticles and its complexation in AgS2 sites in primary murine macrophages

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