Tarmmikrobiomet är inte bara nyckeln för livsmedelsbearbetning, men en accepterad kodterminant för olika sjukdomar. Forskare under ledning av University Medical Center vid Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) identifierade effekter av nanopartiklar på tarmmikroorganismer. De ultrasmå partiklarna fäster vid tarmmikroorganismer, därigenom påverkar deras livscykel såväl som korspratet med värden. En av forskarnas observationer var att nanopartiklars bindning hämmar infektionen med Helicobacter pylori, en patogen inblandad i magcancer. Fynden kommer att stimulera ytterligare epidemiologiska studier och bana väg för utvecklingen av potentiella probiotiska nanopartiklar för mat. Upptäckten publicerades i Vetenskap om mat .

På grund av deras minutstorlek, nanopartiklar har unika egenskaper och kapacitet, såsom vidhäftning till mikrostrukturer. Nanoteknik är en viktig drivkraft för innovation för både konsumentindustrin och medicinen. Inom medicin, fokus ligger på att förbättra diagnostik och terapi, medan industrin främst ägnar sig åt produktoptimering. Därav, syntetiska nanopartiklar används redan som tillsatser för att förbättra matens egenskaper. Men hur kan vi använda nanoteknik mer effektivt och säkrare i livsmedel? Och finns det okända effekter av nanopartiklar, som behöver utnyttjas ytterligare?

Näring påverkar starkt mångfalden och sammansättningen av vår mikrobiom. "Mikrobiom" beskriver alla koloniserande mikroorganismer som finns i en människa, särskilt, alla bakterier i tarmen. Med andra ord, ditt mikrobiom inkluderar din tarmflora såväl som de mikroorganismer som koloniserar din hud, mun, och näshålan.

Forskare och kliniker är intresserade av mikrobiomer på grund av deras positiva eller negativa effekter på värden. Dessa inkluderar modulering av vårt immunförsvar, ämnesomsättning, vaskulärt åldrande, cerebral funktion, och vårt hormonsystem. Sammansättningen av mikrobiomet verkar spela en viktig roll för utvecklingen av olika störningar, såsom hjärt-kärlsjukdomar, cancer, allergier, fetma, och även psykiska störningar. "Därav, näring och dess nanopartiklar kan påverka balansen mellan mikrobiom och värd, äntligen påverka människors hälsa. För att minska potentiella risker och, helst, främja hälsa, effekterna av nanopartiklar i kosten måste förstås, " betonade professor David J. McClements från institutionen för livsmedelsvetenskap vid University of Massachusetts i Amherst, USA.

"Innan våra studier, ingen såg riktigt om och hur nanotillsatser direkt påverkar mag-tarmfloran, " kommenterade professor Roland Stauber vid avdelningen för otolaryngologi, Huvud, och nackkirurgi vid Mainz University Medical Center. "Därav, vi studerade ett brett spektrum av tekniska nanopartiklar med tydligt definierade egenskaper för att efterlikna vad som händer med för närvarande använda eller potentiella framtida livsmedelstillsatser i nanostorlek. Genom att simulera partiklarnas resa genom de olika miljöerna i matsmältningskanalen i laboratoriet, vi fann att alla testade nanomaterial verkligen kunde binda till bakterier." förklarade Stauber.

Forskarna upptäckte att dessa bindningsprocesser kan ha olika resultat. Å ena sidan, nanopartikelbundna mikroorganismer kändes mindre effektivt igen av immunsystemet, vilket kan leda till ökade inflammatoriska svar. Å andra sidan, 'nano-mat' visade positiva effekter. I cellodlingsmodeller, kiseldioxid nanopartiklar hämmade infektionsförmågan hos Helicobacter pylori, som anses vara en av de viktigaste medlen som är involverade i magcancer.

"Det var förbryllande att vi också kunde isolera naturligt förekommande nanopartiklar från mat, som öl, som visade liknande effekter. Nanopartiklar i vår dagliga mat är inte bara de som tillsätts medvetet utan kan också genereras naturligt under tillagningen. Nanopartiklar är redan allestädes närvarande, avslutade Stauber.

Studiens insikter kommer att göra det möjligt att härleda strategier för att utveckla och använda syntetiska eller naturliga nanopartiklar för att modulera mikrobiomet som nyttiga ingredienser i funktionella livsmedel. "Utmaningen är att identifiera nanopartiklar som passar det önskade syftet, kanske till och med som probiotiska kosttillskott i framtiden. Utmaning accepterad, " skrev Stauber och hans team.