Nanopartiklar i livsmedelsförpackningar kan störa tarmfunktionen
Zinkoxid nanopartiklar tillsätts i många olika typer av livsmedelsförpackningar. En ny studie visar att dessa små partiklar kan störa hur våra tarmar absorberar näringsämnen.
Nanopartiklar har en diameter på mellan 1 och 100 nanometer.
För att sätta det i perspektiv är ett mänskligt hår cirka 75 000 nanometer över, och en röd blodkropp är ungefär 7 000 nanometer bred.
Så nanopartiklar är verkligen mycket små. Och oroande är de överallt.
Nanopartiklar har en relativt stor yta, vilket gör dem mer kemiskt reaktiva. Denna ökade reaktivitet ger dem unika egenskaper som används av tillverkarna av ett brett utbud av produkter, inklusive färger, kosmetika, fönster, solskyddsmedel, tyger och bilar.
När nanopartiklar används allt mer liberalt blir vissa forskare alltmer oroade över deras potentiella inverkan på människors hälsa.
Eftersom de är så vanliga och så små är det mycket lätt för nanopartiklar att komma in i våra kroppar. Och ännu mer oroande är de tillräckligt små för att passera genom cellmembran, vilket kan störa deras aktivitet. Det är dock lite känt om hur de kan störa biologiska processer.
För att undersöka dessa interaktioner tittade forskare från Binghamton University i New York på zinkoxid (ZnO) nanopartiklar i särskilt livsmedelsförpackningar.
Varför finns zink i livsmedelsförpackningar?
ZnO-nanopartiklar ingår i förpackningen av vissa livsmedel, såsom majs, kyckling, tonfisk och sparris, eftersom de har antimikrobiella egenskaper. När svavelproducerande livsmedel kommer i kontakt med en burk, producerar den också en svart missfärgning. ZnO förhindrar denna reaktion och håller maten fräsch.
Forskarna - ledda av Gretchen Mahler, docent i bioteknik - ville förstå om nivåerna i maten kan orsaka störningar i matsmältningssystemet.
För det första bedömde de med masspektrometri hur mycket ZnO realistiskt kunde överföras från förpackningen till maten.
Maten visade sig innehålla ”100 gånger den dagliga kosttillskottet av zink.”
Tidigare studier har undersökt effekten av nanopartiklar på tarmceller, men de brukade använda högre nivåer för att leta efter mer uppenbara skador, såsom celldöd. Mahler och hennes team använde en annan inställning.
Hon förklarar, "Vi tittar på cellfunktion, vilket är en mycket mer subtil effekt, och tittar på nanopartikeldoser som är närmare vad du verkligen kan utsättas för."
Med hjälp av en modell av tarmceller bedömde laget vilken typ av inflytande ZnO-nanopartiklarna kan ha på våra tarmar. Deras resultat publiceras i tidskriften Mat och funktion.
Mahler förklarar vad de avslöjade:
"Vi fann att [ZnO] nanopartiklar i doser som är relevanta för vad du normalt äter i en måltid eller en dag kan förändra hur tarmen tar upp näringsämnen."
Zinknanopartiklar och mikrovilli
Partiklarna observerades sedimentera på strukturer som representerar tarmens mikrovilli. Dessa är små, fingerliknande utsprång som ökar tarmens ytarea som är tillgänglig för näringsabsorption.
Genom att fästa vid mikrovillorna minskade nanopartiklarna potentiellt foderns förmåga att ta på sig näringsämnen. "Denna förlust av ytarea", förklarar Mahler, "tenderar att resultera i en minskning av näringsabsorptionen."
"Vissa av nanopartiklarna orsakar också proinflammatorisk signalering vid höga doser, och detta kan öka tarmmodellens permeabilitet", tillägger hon.
"En ökning av tarmpermeabiliteten är inte bra - det betyder att föreningar som inte ska passera genom blodomloppet kanske kan."
Gretchen Mahler
Även om detta verkligen verkar oroande är författarna snabba att notera att denna studie genomfördes i laboratoriet snarare än hos ett djur. I detta skede kan resultaten därför inte extrapoleras. För att fullt ut förstå de långsiktiga hälsoeffekterna kommer mycket mer forskning att behövas. Men hon avslutar:
"Vad jag kan säga är att vår modell visar att nanopartiklarna har effekter på vår in vitro-modell, och att förstå hur de påverkar tarmfunktionen är ett viktigt studieområde för konsumenternas säkerhet."
Teamet undersöker redan effekterna av nanopartiklar på andra djur. Ett papper som publicerades förra månaden i tidskriften Nanotoxikologi tittade på hur titandioxidnanopartiklar - som finns i många kosmetika - påverkar tarmarna hos en fruktfluga. Återigen fann de förändringar i mikrovilli, vilket påverkade glukosabsorptionen.
I en annan pågående undersökning av kycklingar säger Mahler att de preliminära resultaten "liknar cellkulturstudien" som diskuteras i den här artikeln. De har också funnit att "tarmmikrobiella populationer påverkas", vilket öppnar en helt ny utredningslinje.
Teamet planerar nu att fortsätta i denna riktning och kommer att koncentrera sina ansträngningar på den potentiella interaktionen mellan nanopartiklar och tarmbakterier.
