Gretchen Mahler, adjunkt i bioingeniør, er afbilledet i et laboratorium på Innovative Technologies Complex. Kredit:Jonathan Cohen, Binghamton University fotograf
Forskere ved Binghamton University mener, at forståelse af nanopartiklers evne til at påvirke vores metaboliske behandling kan være en integreret del af medierende metaboliske lidelser og fedme, som begge er stigende og har været knyttet til forarbejdede fødevarer.
Anthony Fiumera, lektor i biologiske videnskaber, og Gretchen Mahler, adjunkt i biomedicinsk teknik, samarbejder om et forskningsprojekt finansieret af et Binghamton University Transdisciplinary Areas of Excellence (TAE) -tilskud for at opdage den rolle, indtaget nanopartikler spiller i tarm- og tarmmikrobiomets fysiologi og funktion.
Tarmmikrobiomet er populationen af mikrober, der lever i den menneskelige tarm, bestående af snesevis af billioner af mikroorganismer (herunder mindst 1, 000 forskellige kendte bakterier). Nanopartikler, som ofte tilsættes forarbejdede fødevarer for at forbedre tekstur og farve, er blevet forbundet med ændringer i tarmfunktionen. Efterhånden som forarbejdede fødevarer bliver mere almindelige elementer i vores kost, der har været en betydelig stigning i koncentrationerne af disse partikler fundet i menneskekroppen.
Fiumera arbejder in vivo med frugtfluer, mens Mahler arbejder in vitro ved hjælp af en 3D-cellekulturmodel af mave-tarmkanalen (GI) for at forstå, hvordan indtagelse af nanopartikler påvirker glukose-behandling og tarmmikrobiomet. Ved at bruge komplementære forskningsmetoder, forskerne har hjulpet med at fremme hinandens forståelse af nanopartikler.
Brug af frugtfluer, Fiumera ser på virkningerne af nanopartikler på udviklingen, fysiologi og biokemisk sammensætning, såvel som det mikrobielle samfund i flugtens GI -kanal. Fluemodellen giver to fordele:1) der kan forskes i en lang række træk, der kan ændres ved ændringer i stofskiftet, og 2) de metaboliske processer i fluen ligner dem hos mennesker. Fiumera har også til formål at undersøge, hvilke gener der er forbundet med reaktioner på nanopartikler, som i sidste ende kan hjælpe os med at forstå, hvorfor individer reagerer forskelligt på nanopartikler.
Anthony Fiumera, Binghamton University Assistant Professor for Institut for Biologiske Videnskaber, arbejder i sit laboratorium med at parre frugtfluer, i videnskab III. Kredit:Jonathan Cohen, Binghamton University fotograf
Til dette projekt, Mahler udvidede sin GI -kanal -model til at omfatte en kommensal tarmbakteriel art og brugte modellen til at bestemme en mere detaljeret mekanisme for nanopartikels eksponering for tarmbakterier og tarmfunktion. Tidlige resultater har vist, at indtagelse af nanopartikler ændrer glukoseabsorption, og at tilstedeværelsen af gavnlige tarmbakterier eliminerer disse virkninger.
Mahler undersøgte allerede nanopartikler, da hun kontaktede Fiumera og foreslog, at de kombinerede deres respektive ekspertise. Ved hjælp af bachelorstuderende Gabriella Shull og John Fountain og kandidatstuderende Jonathan Richter, Fiumera og Mahler er begyndt at afdække nogle effekter af indtagelse af nanopartikler. Da de bruger realistiske, lave koncentrationer af nanopartikler, virkningerne er små, men kan i sidste ende være additiv.
At forbinde fakulteter på tværs af discipliner for at stimulere udviklingen af nye ideer er formålet med Binghamtons fem TAE'er.