Zijn nanokristallen van cellulose schadelijk voor de menselijke gezondheid? Het antwoord kan afhangen van de blootstellingsroute, volgens een literatuuroverzicht door een wetenschapper van Virginia Tech, maar er zijn weinig studies geweest en er blijven veel vragen.

Schrijven in het tijdschrift Industrial Biotechnology, Maren Romein, universitair hoofddocent duurzame biomaterialen in het College of Natural Resources and Environment, wees op discrepanties in studies over de vraag of cellulose-nanokristallen giftig zijn bij inademing of voor bepaalde cellen in het lichaam. Ze zei dat er meer studies nodig zijn om de onderzoeksresultaten te ondersteunen dat de nanokristallen niet giftig zijn voor de huid of wanneer ze worden ingeslikt.

Cellulose nanokristallen worden geproduceerd uit hernieuwbare materialen, zoals houtpulp. Biocompatibel en biologisch afbreekbaar, de goedkope, hoogwaardig materiaal wordt bestudeerd voor gebruik in hoogwaardige composieten en optische films, als verdikkingsmiddel, en om medicijnen af ​​te leveren in pillen of door injectie. Maar voordat een materiaal gecommercialiseerd kan worden, de impact ervan op het milieu en de menselijke gezondheid moet worden bepaald.

Romeins, ook verbonden aan het Macromolecules and Interfaces Institute van Virginia Tech, beoordeelde gepubliceerde studies over de effecten van cellulose-nanokristallen op het ademhalingssysteem, maagdarmstelsel, huid, en cellen.

In het ademhalingssysteem, het lichaam kan deeltjes uit de keel en neus verwijderen door ze naar de mond te bewegen. Deeltjes worden uit de longen verwijderd door verzwelging en afbraak of beweging naar boven, afhankelijk van de deeltjesgrootte en oppervlaktelading.

Vroege studies vonden dat weefselbeschadiging en ontsteking afhankelijk waren van de dosis en de vorm van het monster - droog poeder versus suspensie in een dragervloeistof. Een latere dierstudie toonde geen nadelige effecten van ingeademde deeltjes, maar Roman wees erop dat de grootte, vorm, en oppervlaktelading van de deeltjes waren onbekend.

De meeste onderzoeken naar het effect van nanodeeltjes op het maagdarmkanaal - mond, slokdarm, maag, en darmen - hebben aangetoond dat de deeltjes er doorheen gaan en worden geëlimineerd, Romein meldde. Echter, sommige onderzoeken hebben aangetoond dat nano- en microdeeltjes de beschermende barrière van de darm kunnen binnendringen en de bloedbaan kunnen bereiken.

Roman beschreef de eigenschappen van cellulose-nanokristallen:grootte, elektrostatische eigenschappen, moleculaire structuur, en pH - die hun penetratie onwaarschijnlijk maken, maar merkte op dat er slechts twee onderzoeken zijn gepubliceerd over orale toxiciteit, specifiek van cellulose-nanokristallen.

De meeste onderzoeken naar huidblootstelling aan nanodeeltjes rapporteerden geen onbedoelde permeatie van nanodeeltjes door de buitenste huidlaag. De drie gepubliceerde onderzoeken naar de toxiciteit van nanokristallen van cellulose bij blootstelling van de huid toonden aan dat nanokristallen van cellulose geen huidsensibilisatie veroorzaakten voor schade aan het huidweefsel.

Wat als een nanodeeltje de cellen bereikt, zoals in de hersenen? De meeste onderzoeken toonden ook aan dat nanokristallen van cellulose niet giftig zijn voor cellen, afhankelijk van de dosis. De ernstigste impact was een verlies van 20 procent aan levensvatbaarheid van levercellen in regenboogforel.

Studies keken ook naar cellen van mensen, zoals uit de hersenen, keel, en oog, en van andere dieren. "De verschillen in de resultaten zijn niet verrassend, " zei Romein, "gezien het feit dat de onderzoeken allemaal verschillende cellijnen gebruikten, cellulose bronnen, voorbereidingsprocedures, en nabewerkings- of monstervoorbereidingsmethoden."

Ze was ook kritisch over veel van het onderzoek naar het over het hoofd zien van chemicaliën die mogelijk aanwezig zijn in nanokristallen van cellulose van eerdere verwerking.

"Alleen door zorgvuldige karakterisering van de deeltjes en uitsluiting van storende factoren zullen we een gedetailleerd begrip kunnen ontwikkelen van de mogelijke nadelige gezondheidseffecten van cellulose-nanokristallen, ’ concludeerde Roman.