Indtagede nanopartikler kan beskadige leveren

(Phys.org) —Nanopartikler i fødevarer, solcreme og andre hverdagsprodukter har mange fordele. Men Cornells biomedicinske forskere finder ud af, at ved visse doser, partiklerne kan forårsage menneskelige organskader.

En nyligt offentliggjort undersøgelse i Lab on a Chip af Royal Society of Chemistry og ledet af seniorforsker Mandy Esch viser, at nanopartikler skader leverceller, når de er i mikrofluidiske enheder designet til at efterligne organer i den menneskelige krop. Skaden var værre, når den blev testet i to-organsystemer, i modsætning til enkelte organer – hvilket potentielt giver anledning til bekymring for mennesker og dyr.

Esch arbejder i Michael Shulers laboratorium, Samuel B. Eckert professor i kemiteknik. Hun deltog i en meget læst undersøgelse fra 2012 om toksicitet af nanopartikler i kyllinger.

"Vi ser på virkningerne af, hvad der anses for at være harmløse nanopartikler hos mennesker, " sagde Esch. "Disse partikler er ikke nødvendigvis dødelige, men … er der andre konsekvenser? Vi ser på de ikke-dødelige konsekvenser."

Hun brugte 50 nanometer carboxylerede polystyren nanopartikler, findes i nogle animalske fødekilder og betragtes som modelinerte partikler. Shulers laboratorium har specialiseret sig i "body-on-a-chip" mikrofluidik, som er konstruerede chips med udskårne rum, der indeholder cellekulturer, der repræsenterer de enkelte organers kemi.

I Eschs eksperiment, hun lavede et menneskeligt tarmrum, et leverrum og et rum til at repræsentere omgivende væv i kroppen. Hun observerede derefter virkningerne af fluorescerende mærkede nanopartikler, mens de rejste gennem systemet.

Esch fandt ud af, at både enkelte nanopartikler såvel som små klynger krydsede mave-tarmbarrieren og nåede leverceller, og levercellerne frigav et enzym kaldet aspartattransaminase, vides at blive frigivet under celledød eller beskadigelse.

Det er uklart, præcis hvilken skade der opstår eller hvorfor, men resultaterne indikerer, at nanopartiklerne skal gennemgå ændringer, når de krydser mave-tarmbarrieren, og at disse ændringer kan ændre deres giftige potentiale, sagde Esch. Langsigtede konsekvenser for organer i nærheden kan være en bekymring, hun sagde.

"Motivationen bag denne undersøgelse var todelt:en, at vise det multiorgan, in vitro-systemer giver os flere oplysninger, når vi tester for et stofs interaktion med den menneskelige krop, og to … at se på nanopartikler, fordi de har et enormt potentiale for medicin, endnu er negative virkninger ikke blevet undersøgt i detaljer endnu, " sagde Esch.

Papiret, "Krop-på-en-chip-simulering med mave-tarmkanalen og levervæv tyder på, at indtaget nanopartikler har potentialet til at forårsage leverskade, " er medforfatter af Shuler; tidligere postdoc-assistent Gretchen Mahler, nu adjunkt ved SUNY Binghamton; og Tracy Stokol, lektor på Veterinærhøjskolen.