(Phys.org) —Nanopartiklar i mat, solskyddsmedel och andra vardagsprodukter har många fördelar. Men Cornells biomedicinska forskare finner att vid vissa doser, partiklarna kan orsaka skador på mänskliga organ.
En nyligen publicerad studie i Lab on a Chip av Royal Society of Chemistry och ledd av senior forskarassistent Mandy Esch visar att nanopartiklar skadar leverceller när de är i mikrofluidiska enheter utformade för att efterlikna människokroppens organ. Skadan var värre när den testades i tvåorgansystem, i motsats till enstaka organ – potentiellt väcker oro för människor och djur.
Esch arbetar i Michael Shulers labb, Samuel B. Eckert professor i kemiteknik. Hon deltog i en mycket läst studie från 2012 om toxicitet hos nanopartiklar hos kycklingar.
"Vi tittar på effekterna av vad som anses vara ofarliga nanopartiklar hos människor, " sa Esch. "Dessa partiklar är inte nödvändigtvis dödliga, men … finns det andra konsekvenser? Vi tittar på de icke-dödliga konsekvenserna."
Hon använde 50 nanometer karboxylerade polystyrennanopartiklar, finns i vissa animaliska födokällor och anses vara modell inerta partiklar. Shulers labb är specialiserat på "kropp-på-ett-chip" mikrofluidik, som är konstruerade chips med snidade fack som innehåller cellkulturer för att representera kemin hos enskilda organ.
I Eschs experiment, hon gjorde ett mänskligt tarmfack, ett leverfack och ett fack för att representera omgivande vävnader i kroppen. Hon observerade sedan effekterna av fluorescensmärkta nanopartiklar när de färdades genom systemet.
Esch fann att både enstaka nanopartiklar såväl som små kluster korsade gastrointestinala barriären och nådde leverceller, och levercellerna frigjorde ett enzym som kallas aspartattransaminas, kända för att frigöras under celldöd eller skada.
Det är oklart exakt vilken skada som uppstår eller varför, men resultaten indikerar att nanopartiklarna måste genomgå förändringar när de passerar gastrointestinala barriären, och att dessa förändringar kan förändra deras toxiska potential, sa Esch. Långsiktiga konsekvenser för organ i närheten kan vara ett problem, Hon sa.
"Motivationen bakom denna studie var tvåfaldig:en, för att visa det multiorganet, in vitro-system ger oss mer information när vi testar för interaktionen av ett ämne med människokroppen, och två … att titta på nanopartiklar eftersom de har en enorm potential för medicin, men biverkningar har inte studerats i detalj ännu, sa Esch.
Pappret, "Body-on-a-chip-simulering med mag-tarmkanalen och levervävnader tyder på att intagna nanopartiklar har potential att orsaka leverskador, " är medförfattare av Shuler; tidigare postdoktor Gretchen Mahler, nu biträdande professor vid SUNY Binghamton; och Tracy Stokol, docent vid Veterinärhögskolan.
