Nanopartikel dalam makanan dapat mengubah tingkah laku bakteria usus
Penyelidikan baru mengenai nanopartikel dalam makanan telah menghasilkan pandangan baru mengenai kesannya terhadap bakteria usus.
Penyelidik dari Pusat Perubatan Universiti Mainz di Jerman dan rakan-rakan dari pusat lain di Jerman, Austria, dan Amerika Syarikat telah menemui bahawa zarah ultra kecil dapat mengikat bakteria usus.
Dalam makalah kajian mengenai karya mereka - yang kini muncul dalam jurnal npj Sains Makanan - penulis menjelaskan bagaimana keterikatan dengan nanopartikel dapat mengubah kitaran hidup bakteria usus dan interaksi mereka dengan tubuh inang mereka.
Hasilnya semestinya bermanfaat bagi perubatan dan industri makanan. Mereka dapat, misalnya, mengarah pada penelitian penggunaan nanopartikel dalam probiotik.
Salah satu contohnya ialah pemerhatian para saintis bahawa nanopartikel sintetik dapat mencegah jangkitan dengan Helicobacter pylori.
H. pylori adalah bakteria yang tumbuh di lapisan perut manusia. Ini sangat menarik bagi banyak saintis kerana hubungannya yang kompleks dengan barah.
"Sebelum kajian kami," kata penulis kanan kajian Roland H. Stauber, seorang profesor di Jabatan Otolaryngologi, Pembedahan Kepala, dan Leher di Pusat Perubatan Mainz University, "tidak ada yang benar-benar melihat sama ada dan bagaimana nano-aditif mempengaruhi langsung flora gastrointestinal . "
Penggunaan nanopartikel berkembang dengan pesat
Nanoteknologi memanipulasi bahan pada skala nanometer, yang berada pada skala yang sama dengan atom dan molekul. Satu nanometer adalah 1 bilion meter, yang bermaksud bahawa terdapat 25,400,000 daripadanya dalam 1 inci.
Dalam latar belakang kajian mereka, Prof Stauber dan rakannya menjelaskan bagaimana penggunaan nanopartikel meningkat dengan pesat di banyak bidang. Ini terdiri daripada perubatan dan pertanian hingga pembuatan produk penjagaan diri dan pemprosesan makanan.
Industri makanan, misalnya, menggunakan nanopartikel sintetik untuk meringankan dan mewarnai makanan, memberikan nutrien, dan mencegah jangkitan.
Semua ini dapat memasuki usus manusia "sebagai bagian dari makanan dan minuman berkemampuan nano," lapor penulis kajian.
Nanopartikel menarik bukan hanya kerana sangat kecil, tetapi juga kerana bahan yang menyusunnya mempunyai sifat unik pada skala nano.
Berbanding dengan zarah-zarah yang lebih besar yang berasal dari bahan yang sama, nanopartikel mempunyai luas permukaan yang jauh lebih besar berbanding dengan ukurannya, mempunyai "gerakan Brownian yang lebih besar," dan mampu melintasi halangan biologi. Halangan ini merangkumi lapisan lendir yang melapisi tisu seperti usus.
Atas sebab-sebab ini, nasib mereka dalam usus manusia mungkin sangat berbeza dengan nasib rakan-rakan berskala besar yang berasal dari bahan yang sama.
Menurut penulis kajian, "Oleh itu, sangat penting untuk memastikan bahawa setiap bahan makanan berkemampuan nano selamat digunakan dalam makanan."
Usus manusia dan mikrobiomnya
Usus manusia, atau saluran gastrousus, mencerna sekitar 60 metrik tan makanan selama jangka hayat purata. Selama ribuan tahun, usus manusia dan koloni mikroba yang besar di dalamnya telah membina hubungan yang kompleks dan saling menguntungkan.
Ketika perkongsian telah berkembang, mikroba usus telah memainkan peranan penting dalam kesihatan dan penyakit manusia.
Mikroorganisma usus terdiri daripada kebanyakan bakteria; mereka juga termasuk kulat, virus, dan organisma bersel tunggal yang disebut protozoa.
Para saintis menggunakan istilah microbiome usus untuk merujuk kepada jumlah semua genom trilion mikroorganisma dalam usus.
3 juta gen dalam mikrobioma usus melebihi 23,000 gen dalam genom manusia. Mereka juga menghasilkan ribuan molekul kecil yang menjalankan banyak fungsi dalam inang manusia.
Dengan cara ini, bakteria usus membantu mencerna makanan, menuai tenaga, mengawal imuniti, dan melindungi daripada patogen.
Walau bagaimanapun, ketidakseimbangan mikrobioma usus boleh mengganggu fungsi penting ini untuk mencetuskan penyakit atau gagal melindunginya.
Kajian telah mengaitkan ketidakseimbangan mikrobioma dengan penyakit kardiovaskular, alergi, barah, obesiti, dan keadaan psikiatri.
Semua nanopartikel mengikat bakteria usus
Prof Stauber dan rakan-rakannya membuat eksperimen di mana mereka dapat meneliti kesan pelbagai nanopartikel sintetik.
Eksperimen ini mensimulasikan perjalanan yang mungkin dilakukan oleh zarah yang berlainan ketika mereka melalui bahagian usus yang berlainan dan menemui pelbagai bakteria.
Hasil utama adalah bahawa semua "bahan tambahan makanan nanosized masa depan yang digunakan atau berpotensi" menunjukkan kemampuan untuk mengikat bakteria dalam usus.
Nanopartikel terikat pada semua jenis bakteria, termasuk spesies "probiotik" yang dapat berkembang biak dalam produk susu seperti yogurt.
Walaupun semua partikel nanopetik sintetik yang mereka uji melekat pada bakteria, para penyelidik melihat perbezaan sifat mengikatnya.
Apabila terikat dengan nanopartikel, bakteria mengubah tingkah laku mereka dalam beberapa cara yang mungkin terbukti bermanfaat dan dengan cara lain yang mungkin tidak.
Hasil yang berpotensi memberi manfaat adalah penghambatan jangkitan, misalnya oleh H. pylori. Pasukan membuat penemuan ini ketika bereksperimen dengan nanopartikel silika dalam kultur sel.
Namun, prospek yang berpotensi mengganggu yang muncul dalam eksperimen lain adalah bahawa mengikat nanopartikel dapat membuat beberapa bakteria yang tidak ramah kurang terlihat oleh sistem kekebalan tubuh. Hasilnya boleh meningkatkan tindak balas keradangan, misalnya.
Perkara penting yang penulis sampaikan ialah makanan juga mengandungi nanopartikel yang berlaku secara semula jadi - sebahagiannya boleh memasuki makanan semasa penyediaan.
Pasukan ini juga menjalankan eksperimen pada nanopartikel semula jadi dan terkejut apabila menemui hasil yang serupa dengan eksperimen dengan nanopartikel sintetik.
"Ini membingungkan bahawa kami juga dapat mengasingkan nanopartikel yang berlaku secara semula jadi dari makanan, seperti bir, yang menunjukkan kesan yang serupa."
Prof Roland H. Stauber
