Nanopartiklar finns överallt. Från kosmetika och kläder, till läsk och snacks. Men hur mångsidiga de är, nanopartiklar har också en baksida, säger forskare vid Binghamton University och Cornell University i en ny artikel publicerad i tidskriften Naturens nanoteknik . Dessa små partiklar, även i låga doser, kan ha stor inverkan på vår långsiktiga hälsa.

Enligt huvudförfattaren till artikeln, Gretchen Mahler, biträdande professor i bioteknik vid Binghamton University, mycket av den befintliga forskningen om säkerheten för nanopartiklar har handlat om de direkta hälsoeffekterna. Men vad Mahler, Michael L. Shuler från Cornell University och ett team av forskare ville verkligen veta var vad som händer när någon utsätts för konstant exponering i små doser – den typ du skulle få om du tog ett läkemedel eller ett tillskott som inkluderade nanopartiklar i någon form.

"Vi trodde att det bästa sättet att mäta de mer subtila effekterna av denna typ av intag var att övervaka reaktionen från tarmceller, " sa Mahler. "Och vi gjorde detta på två sätt - in vitro, genom mänskliga tarmfoderceller som vi hade odlat i labbet; och in vivo, genom tarmfoder hos levande kycklingar. Båda uppsättningarna av resultat pekade på samma sak - att exponering för nanopartiklar påverkar absorptionen av näringsämnen i blodomloppet."

Upptaget av järn, ett viktigt näringsämne, var av särskilt intresse på grund av hur det absorberas och bearbetas genom tarmarna. Sättet som Mahler och teamet testade detta var att använda nanopartiklar av polystyren på grund av dess lätt spårbara fluorescerande egenskaper.

"Vad vi fann var att för korta exponeringar, järnabsorptionen minskade med cirka 50 procent, sade Mahler. "Men när vi förlängde den tiden, absorptionen ökade faktiskt med cirka 200 procent. Det var väldigt tydligt – nanopartiklar påverkar definitivt järnupptaget och transporten."

Medan akut oral exponering orsakade störningar i järntransporten i tarmen, kronisk exponering orsakade en ombyggnad av tarmvilli - den lilla, fingerliknande utsprång som är avgörande för tarmens förmåga att absorbera näringsämnen – vilket gör dem större och bredare, vilket gör att järn kommer in i blodomloppet mycket snabbare.

"Tarmcellerna är en port som intagna nanopartiklar måste gå igenom för att komma till kroppen, ", sade Mahler. "Vi övervakade järnabsorptionen både in vivo och in vitro och fann att polystyrennanopartiklarna påverkade absorptionsprocessen och orsakade ett fysiologiskt svar."

Nästa steg för Mahler och teamet är att ta en titt på om liknande störningar i näringsupptaget kan vara möjliga i andra oorganiska grundämnen som kalcium, koppar och zink. Också på forskningsagendan är reaktionen av andra näringsämnen som fettlösliga vitaminer A, D, E och K. Och kycklingar och deras tarmar kommer definitivt att vara en del av denna nästa fas av studien.

"Mas-tarmkanalen hos kycklingar har mycket liknande egenskaper som människors, ", sa Mahler. "Vi kan lära oss mycket av hur kycklingvävnad fungerar, vilket innebär att vi kan göra bättre förutsägelser om hur människor kommer att reagera."

Och människor konsumerar säkert tillräckligt med nanopartiklar – cirka 100 biljoner av dem varje dag. Deras extremt lilla storlek och fantastiska egenskaper gör dem allt vanligare i livsmedel och läkemedel. Även om effekterna av kronisk exponering fortfarande är något okänd, intag av kostpartiklar tros främja en rad sjukdomar, inklusive Crohns sjukdom. Med så många nanomaterial under utveckling och med så mycket att lära sig om nanopartikeltoxicitet och potentiell mänsklig vävnadsreaktivitet, Mahler och teamet hoppas att deras arbete, särskilt in vitro-modellen, kommer att tillhandahålla ett effektivt screeningverktyg till låg kostnad.