Monowarstwa komórek jelitowych po ekspozycji na nanocząstki, pokazana na zielono. Źródło:Uniwersytet Cornella
Zespół naukowców badał, w jaki sposób duże dawki zatwierdzonych przez FDA nanocząstek polistyrenowych znajdujących się w żywności i witaminach wpływają na zdolność kurczaka do wchłaniania żelaza do komórek. Korzystając z 50-nanometrowych cząsteczek polistyrenu karboksylowanego, naukowcy odkryli, że ostra ekspozycja zmniejsza zarówno wchłanianie żelaza w komórkach in vitro, jak i u kur, oraz że długotrwałe narażenie powoduje zmianę struktur komórek jelitowych, co pozwala na kompensacyjny wzrost poziomu żelaza. absorpcja.
Miliardy wytworzonych nanocząstek w żywności i farmaceutykach są codziennie spożywane przez ludzi, a nowe badania Cornell ostrzegają, że mogą one być bardziej szkodliwe dla zdrowia niż wcześniej sądzono.
W ramach współpracy badawczej prowadzonej przez Michaela Shulera, profesora inżynierii chemicznej Samuela B. Eckerta oraz Katedry Inżynierii Biomedycznej im. Jamesa i Marshy McCormick, zbadano, w jaki sposób duże dawki nanocząstek polistyrenowych — powszechnego, zatwierdzonego przez FDA materiału znajdującego się w substancjach od dodatków do żywności po witaminy — wpływały na to, jak dobrze kurczaki wchłaniają do komórek żelazo, niezbędny składnik odżywczy.
Wyniki zostały opublikowane online 12 lutego w czasopiśmie Nature Nanotechnology .
Zgodnie z badaniem, krótkotrwała ekspozycja na cząstki o wysokiej intensywności początkowo blokowała wchłanianie żelaza, podczas gdy długotrwała ekspozycja powodowała zmianę struktur komórek jelitowych, umożliwiając kompensacyjny wzrost wchłaniania żelaza.
Badacze przetestowali zarówno ostrą, jak i przewlekłą ekspozycję na nanocząsteczki przy użyciu ludzkich komórek jelitowych na szalkach Petriego, a także żywych kurczaków i ogłosili pasujące wyniki. Wybrali kurczaki, ponieważ zwierzęta te wchłaniają żelazo do swoich ciał podobnie jak ludzie, a także są podobnie wrażliwe na niedobory mikroelementów – wyjaśnia dr Gretchen Mahler. ’08, pierwszy autor gazety i były absolwent Cornell i współpracownik podoktorancki.
Naukowcy wykorzystali dostępne na rynku 50-nanometrowe cząstki karboksylowane polistyrenu, które są ogólnie uważane za bezpieczne do spożycia przez ludzi. Odkryli, że po ostrej ekspozycji, kilka minut do kilku godzin po spożyciu, zarówno wchłanianie żelaza w komórkach in vitro, jak iu kur zmniejszyło się.
Ale po ekspozycji 2 miligramów na kilogram przez dwa tygodnie – wolniejszym, bardziej przewlekłym przyjmowaniu – struktura kosmków jelitowych zaczęła się zmieniać i zwiększać powierzchnię. Była to skuteczna przebudowa fizjologiczna, która doprowadziła do zwiększonego wchłaniania żelaza.
„To była nieoczekiwana reakcja fizjologiczna” – powiedział Mahler.
Shuler zauważył, że w pewnym sensie ta przebudowa kosmków jelitowych była pozytywna, ponieważ pokazuje, że organizm przystosowuje się do wyzwań. Służy jednak podkreśleniu, w jaki sposób takie cząsteczki, które były szeroko badane i uważane za bezpieczne, powodują ledwo wykrywalne zmiany, które mogą prowadzić na przykład do nadmiernej absorpcji innych szkodliwych związków.
Narażenie ludzi na nanocząsteczki tylko wzrasta, kontynuował Shuler.
„Nanocząsteczki wnikają do naszego środowiska na wiele różnych sposobów” – powiedział Shuler. „Mamy pewne zapewnienie, że na poziomie ogólnym nie są one szkodliwe, ale mogą wystąpić bardziej subtelne efekty, o które musimy się martwić”.
Odniesienie:„Ekspozycja doustna na nanocząstki polistyrenowe wpływa na wchłanianie żelaza” Gretchen J. Mahler, Mandy B. Esch, Elad Tako, Teresa L. Southard, Shivaun D. Archer, Raymond P. Glahn i Michael L. Shuler, 12 lutego 2012 r., Nanotechnologia natury .
DOI:10.1038/nnano.2012.3
W artykule znalazły się współautorki Cornell, Mandy Esch, pracownik naukowy w dziedzinie inżynierii biomedycznej; Elad Tako, pracownik naukowy w Centrum Rolnictwa i Zdrowia Roberta W. Holleya; Teresa Southard, adiunkt nauk biomedycznych; Shivaun Archer, starszy wykładowca inżynierii biomedycznej; i Raymond Glahn, starszy naukowiec w USDA Agricultural Research Service i dzięki uprzejmości profesora nadzwyczajnego na Wydziale Nauk o Żywności. Praca została wsparta przez Narodową Fundację Nauki; Biuro Nauki, Technologii i Badań Akademickich stanu Nowy Jork; Wojskowy Korpus Inżynieryjny; i Departament Rolnictwa Stanów Zjednoczonych.
