Är cellulosa nanokristaller skadliga för människors hälsa? Svaret kan bero på exponeringsvägen, enligt en genomgång av litteraturen av en Virginia Tech-forskare, men det har gjorts få studier och många frågor kvarstår.

Skriver i tidskriften Industrial Biotechnology, Maren Roman, docent i hållbara biomaterial vid College of Natural Resources and Environment, påpekade avvikelser i studier av om cellulosananokristaller är giftiga vid inandning eller för särskilda celler i kroppen. Hon sa att fler studier behövs för att stödja forskningsresultat att nanokristallerna är giftfria för huden eller när de sväljs.

Nanokristaller av cellulosa tillverkas av förnybara material, såsom trämassa. Biokompatibel och biologiskt nedbrytbar, den låga kostnaden, högvärdigt material studeras för användning i högpresterande kompositer och optiska filmer, som förtjockningsmedel, och att leverera medicin i piller eller genom injektion. Men innan ett material kan kommersialiseras, dess påverkan på miljön och människors hälsa måste fastställas.

romerska, också associerad med Macromolecules and Interfaces Institute vid Virginia Tech, granskade publicerade studier om effekterna av cellulosa nanokristaller på andningsorganen, mag-tarmsystemet, hud, och celler.

I andningsorganen, kroppen kan rensa bort partiklar från halsen och näsan genom att flytta dem mot munnen. Partiklar avlägsnas från lungorna genom uppslukning och nedbrytning eller rörelse uppåt, beroende på partikelstorlek och ytladdning.

Tidiga studier fann att vävnadsskada och inflammation berodde på dos och provform - torrt pulver kontra suspension i en bärarvätska. En senare djurstudie visade inga negativa effekter från inhalerade partiklar, men Roman påpekade att storleken, form, och ytladdning av partiklarna var okänd.

De flesta studier av nanopartiklars effekt på mag-tarmkanalen – mun, matstrupe, mage, och tarmar - har visat att partiklarna passerar igenom och elimineras, Roman rapporterade. Dock, vissa studier visade att nano- och mikropartiklar kan penetrera tarmens skyddande barriär och nå blodomloppet.

Roman beskrev cellulosananokristallernas egenskaper - storlek, elektrostatiska egenskaper, molekylär struktur, och pH-som gör deras penetration osannolik men noterade att det bara har publicerats två studier på oral toxicitet specifikt av cellulosa nanokristaller.

De flesta studier av hudexponering för nanopartiklar rapporterade ingen oavsiktlig genomträngning av nanopartiklar genom det yttre hudlagret. De tre publicerade studierna av cellulosananokristalltoxicitet vid hudexponering visade att cellulosananokristaller inte orsakade någon hudsensibiliserande hudvävnadsskada.

Vad händer om en nanopartikel når cellerna, som i hjärnan? De flesta studier visade också att cellulosa nanokristaller inte är giftiga för celler, beroende på dosen. Den allvarligaste påverkan var en 20-procentig förlust av livsduglighet för leverceller hos regnbåge.

Studier tittade också på celler från människor, som från hjärnan, hals, och öga, och från andra djur. "Skillnaderna i resultaten är inte förvånande, sa Roman, "med tanke på att studierna alla använde olika cellinjer, cellulosakällor, förberedelser, och efterbearbetning eller provberedningsmetoder."

Hon var också kritisk till mycket av forskningen för att förbise kemikalier som kan finnas i cellulosananokristaller från tidigare bearbetning.

"Endast genom noggrann partikelkarakterisering och uteslutning av störande faktorer kommer vi att kunna utveckla en detaljerad förståelse av de potentiella negativa hälsoeffekterna av cellulosananokristaller, " avslutade Roman.