(Phys.org) —Nanodeeltjes in voedsel, zonnebrandcrème en andere alledaagse producten hebben veel voordelen. Maar biomedische wetenschappers van Cornell ontdekken dat bij bepaalde doses, de deeltjes kunnen menselijke orgaanschade veroorzaken.

Een recent gepubliceerde studie in Lab op een chip door de Royal Society of Chemistry en geleid door senior onderzoeksmedewerker Mandy Esch laat zien dat nanodeeltjes levercellen beschadigen wanneer ze zich in microfluïdische apparaten bevinden die zijn ontworpen om organen van het menselijk lichaam na te bootsen. De verwonding was erger bij testen in twee-orgaansystemen, in tegenstelling tot afzonderlijke organen – mogelijk aanleiding gevend tot bezorgdheid voor mens en dier.

Esch werkt in het lab van Michael Shuler, de Samuel B. Eckert hoogleraar chemische technologie. Ze deed mee aan een veelgelezen onderzoek uit 2012 naar de toxiciteit van nanodeeltjes bij kippen.

"We kijken naar de effecten van wat wordt beschouwd als onschadelijke nanodeeltjes bij mensen, "Zei Esch. "Deze deeltjes zijn niet per se dodelijk, maar … zijn er nog andere gevolgen? We kijken naar de niet-dodelijke gevolgen."

Ze gebruikte nanodeeltjes van gecarboxyleerd polystyreen van 50 nanometer, gevonden in sommige dierlijke voedselbronnen en beschouwd als model inerte deeltjes. Shuler's lab is gespecialiseerd in "body-on-a-chip" microfluïdica, dat zijn gemanipuleerde chips met gebeeldhouwde compartimenten die celculturen bevatten om de chemie van individuele organen weer te geven.

In het experiment van Esch ze maakte een menselijk darmcompartiment, een levercompartiment en een compartiment om de omliggende weefsels in het lichaam weer te geven. Vervolgens observeerde ze de effecten van fluorescerend gelabelde nanodeeltjes terwijl ze door het systeem reisden.

Esch ontdekte dat zowel enkele nanodeeltjes als kleine clusters de gastro-intestinale barrière passeerden en levercellen bereikten, en de levercellen gaven een enzym vrij dat aspartaattransaminase wordt genoemd, waarvan bekend is dat het vrijkomt tijdens celdood of -beschadiging.

Het is onduidelijk welke schade er precies is ontstaan ​​en waarom, maar de resultaten geven aan dat de nanodeeltjes veranderingen moeten ondergaan als ze de gastro-intestinale barrière passeren, en dat deze veranderingen hun toxisch potentieel kunnen veranderen, zei Esch. Gevolgen op lange termijn voor organen in de buurt kunnen een punt van zorg zijn, ze zei.

"De motivatie achter deze studie was tweeledig:een, om te laten zien dat multi-orgel, in-vitrosystemen geven ons meer informatie bij het testen op de interactie van een stof met het menselijk lichaam, en twee … om naar nanodeeltjes te kijken omdat ze een enorm potentieel hebben voor medicijnen, maar nadelige effecten zijn nog niet in detail bestudeerd, ' zei Es.

De krant, "Body-on-a-Chip-simulatie met maag-darmkanaal en leverweefsels suggereert dat ingenomen nanodeeltjes de potentie hebben om leverbeschadiging te veroorzaken, " is co-auteur van Shuler; voormalig postdoctoraal medewerker Gretchen Mahler, nu een assistent-professor aan SUNY Binghamton; en Tracy Stokol, universitair hoofddocent aan het College of Veterinary Medicine.