Onderzoekers van Binghamton University geloven dat het begrijpen van het vermogen van nanodeeltjes om onze metabolische verwerking te beïnvloeden een integraal onderdeel kan zijn van het mediëren van stofwisselingsstoornissen en obesitas, beide zijn in opkomst en zijn in verband gebracht met bewerkte voedingsmiddelen.

Anthony Fiumera, universitair hoofddocent biologische wetenschappen, en Gretchen Mahler, universitair docent biomedische technologie, werken samen aan een onderzoeksproject gefinancierd door een Binghamton University Transdisciplinary Areas of Excellence (TAE)-beurs om de rol te ontdekken die ingenomen nanodeeltjes spelen in de fysiologie en functie van het darm- en darmmicrobioom.

Het darmmicrobioom is de populatie microben die in de menselijke darm leven, bestaande uit tientallen biljoenen micro-organismen (waarvan minstens 1 000 verschillende soorten bekende bacteriën). nanodeeltjes, die vaak worden toegevoegd aan bewerkte voedingsmiddelen om de textuur en kleur te verbeteren, zijn in verband gebracht met veranderingen in de darmfunctie. Naarmate bewerkte voedingsmiddelen steeds vaker een onderdeel van ons dieet worden, er is een significante toename van de concentraties van deze deeltjes in het menselijk lichaam.

Fiumera werkt in vivo met fruitvliegen, terwijl Mahler in vitro werkt met behulp van een 3D-celcultuurmodel van het maagdarmkanaal (GI) om te begrijpen hoe de inname van nanodeeltjes de glucoseverwerking en het darmmicrobioom beïnvloedt. Door gebruik te maken van complementaire onderzoeksmethoden, de onderzoekers hebben geholpen elkaars begrip van nanodeeltjes te vergroten.

Fruitvliegjes gebruiken, Fiumera kijkt naar de effecten van nanodeeltjes op ontwikkeling, fysiologie en biochemische samenstelling, evenals de microbiële gemeenschap in het maagdarmkanaal van de vlieg. Het vliegmodel biedt twee voordelen:1) er kan onderzoek worden gedaan naar een breed scala aan eigenschappen die kunnen worden veranderd door veranderingen in het metabolisme en 2) de metabolische processen binnen de vlieg zijn vergelijkbaar met die bij mensen. Fiumera wil ook onderzoeken welke genen geassocieerd zijn met reacties op de nanodeeltjes, wat ons uiteindelijk kan helpen begrijpen waarom individuen anders reageren op nanodeeltjes.

Voor dit project, Mahler breidde haar model van het maagdarmkanaal uit met een commensale darmbacteriesoort en gebruikte het model om een ​​meer gedetailleerd mechanisme te bepalen van de rol van blootstelling aan nanodeeltjes op darmbacteriën en de darmfunctie. Vroege resultaten hebben aangetoond dat de inname van nanodeeltjes de opname van glucose verandert, en dat de aanwezigheid van gunstige darmbacteriën deze effecten elimineert.

Mahler deed al onderzoek naar nanodeeltjes toen ze contact opnam met Fiumera en voorstelde om hun respectievelijke expertise te combineren. Met de hulp van niet-gegradueerde studenten Gabriella Shull en John Fountain en afgestudeerde student Jonathan Richter, Fiumera en Mahler zijn begonnen met het ontdekken van enkele effecten van het innemen van nanodeeltjes. Omdat ze realistische, lage concentraties nanodeeltjes, de effecten zijn gering, maar kan uiteindelijk additief zijn.

Het verbinden van faculteiten over disciplines heen om de ontwikkeling van nieuwe ideeën te stimuleren, is het doel van de vijf TAE's van Binghamton.