Ett monolager av tarmceller efter exponering för nanopartiklar, visat i grönt. Kredit:Cornell University
Ett team av forskare studerade hur stora doser FDA-godkända polystyrennanopartiklar som finns i mat och vitaminer påverkar en kycklings förmåga att absorbera järn i sina celler. När forskarna använde 50 nanometer polystyrenkarboxylerade partiklar fann forskarna att akut exponering minskar både absorptionen av järn i in vitro-cellerna och i kycklingarna och att långvarig exponering gjorde att tarmcellstrukturerna förändrades, vilket möjliggör en kompenserande ökning av järnet. absorption.
Miljarder konstruerade nanopartiklar i livsmedel och läkemedel intas av människor dagligen, och ny Cornell-forskning varnar för att de kan vara mer skadliga för hälsan än man tidigare trott.
Ett forskningssamarbete ledd av Michael Shuler, Samuel B. Eckert-professorn i kemiteknik och James and Marsha McCormicks ordförande för biomedicinsk teknik, studerade hur stora doser av polystyrennanopartiklar – ett vanligt, FDA-godkänt material som finns i ämnen från livsmedelstillsatser till vitaminer — påverkade hur väl kycklingar absorberade järn, ett viktigt näringsämne, i sina celler.
Resultaten rapporterades online den 12 februari i tidskriften Nature Nanotechnology .
Enligt studien blockerade högintensiv, kortvarig exponering för partiklarna initialt järnabsorptionen, medan långvarig exponering gjorde att tarmcellstrukturerna förändrades, vilket möjliggjorde en kompenserande ökning av järnabsorptionen.
Forskarna testade både akut och kronisk exponering av nanopartiklar med hjälp av mänskliga tarmceller i petriskålar såväl som levande kycklingar och rapporterade matchande resultat. De valde kycklingar eftersom dessa djur absorberar järn i sina kroppar på samma sätt som människor, och de är också lika känsliga för brist på mikronäringsämnen, förklarade Gretchen Mahler, Ph.D. ’08, tidningens första författare och före detta Cornell doktorand och postdoktor.
Forskarna använde kommersiellt tillgängliga, 50-nanometer polystyrenkarboxylerade partiklar som allmänt anses vara säkra för mänsklig konsumtion. De fann att efter akut exponering, några minuter till några timmar efter konsumtion, minskade både absorptionen av järn i in vitro-cellerna och kycklingarna.
Men efter exponering av 2 milligram per kilogram under två veckor - ett långsammare, mer kroniskt intag - började strukturen av tarmvilli att förändras och öka i yta. Detta var en effektiv fysiologisk ombyggnad som ledde till ökad järnabsorption.
"Detta var ett fysiologiskt svar som var oväntat," sa Mahler.
Shuler noterade att denna ombyggnad av tarmvilli i någon mening var positiv eftersom den visar att kroppen anpassar sig till utmaningar. Men det tjänar till att understryka hur sådana partiklar, som har studerats brett och ansetts säkra, orsakar knappt detekterbara förändringar som kan leda till till exempel överabsorption av andra, skadliga föreningar.
Människans exponering för nanopartiklar bara ökar, fortsatte Shuler.
"Nanopartiklar kommer in i vår miljö på många olika sätt," sa Shuler. "Vi har en viss försäkran om att de på en bruttonivå inte är skadliga, men det kan finnas mer subtila effekter som vi behöver oroa oss för."
Referens:"Oral exponering för polystyrennanopartiklar påverkar järnabsorptionen" av Gretchen J. Mahler, Mandy B. Esch, Elad Tako, Teresa L. Southard, Shivaun D. Archer, Raymond P. Glahn och Michael L. Shuler, 12 februari 2012, Naturnanoteknik .
DOI:10.1038/nnano.2012.3
Uppsatsen inkluderade Cornells medförfattare Mandy Esch, en forskarassistent inom biomedicinsk teknik; Elad Tako, en forskarassistent vid Robert W. Holley Center for Agriculture and Health; Teresa Southard, biträdande professor i biomedicinska vetenskaper; Shivaun Archer, universitetslektor i biomedicinsk teknik; och Raymond Glahn, senior scientist med USDA Agricultural Research Service och adjunkt docent vid avdelningen för livsmedelsvetenskap. Arbetet stöddes av National Science Foundation; New York State Office of Science, Technology and Academic Research; Army Corp of Engineers; och U.S.A. Department of Agriculture.
