Các hạt nano trong thực phẩm có thể làm thay đổi hoạt động của vi khuẩn đường ruột
Nghiên cứu mới về các hạt nano trong thực phẩm đã mang lại những hiểu biết mới mẻ về tác động của chúng đối với vi khuẩn đường ruột.
Các nhà nghiên cứu từ Trung tâm Y tế Đại học Mainz ở Đức và các đồng nghiệp từ các trung tâm khác ở Đức, Áo và Hoa Kỳ đã phát hiện ra rằng các hạt siêu nhỏ có thể liên kết với vi khuẩn đường ruột.
Trong một bài báo nghiên cứu về công việc của họ - hiện đã xuất hiện trên tạp chí npj Khoa học Thực phẩm - các tác giả giải thích cách gắn các hạt nano có thể thay đổi vòng đời của vi khuẩn đường ruột và tương tác của chúng với cơ thể vật chủ.
Các kết quả sẽ hữu ích cho cả y học và công nghiệp thực phẩm. Ví dụ, họ có thể dẫn đến việc nghiên cứu việc sử dụng các hạt nano trong chế phẩm sinh học.
Một ví dụ về điều này là quan sát của các nhà khoa học rằng các hạt nano tổng hợp có thể ngăn ngừa nhiễm trùng bằng cách vi khuẩn Helicobacter pylori.
H. pylori là một loại vi khuẩn phát triển trong niêm mạc dạ dày của con người. Nó được nhiều nhà khoa học quan tâm do mối quan hệ phức tạp của nó với bệnh ung thư.
Tác giả cao cấp của nghiên cứu Roland H. Stauber, giáo sư tại Khoa Phẫu thuật Tai Mũi Họng, Đầu và Cổ tại Trung tâm Y tế Đại học Mainz cho biết: “Trước khi thực hiện các nghiên cứu của chúng tôi,“ không ai thực sự xem liệu các chất phụ gia nano ảnh hưởng trực tiếp đến hệ thực vật đường tiêu hóa như thế nào và như thế nào . ”
Việc sử dụng các hạt nano đang phát triển nhanh chóng
Công nghệ nano xử lý vật liệu ở quy mô nanomet, có cùng quy mô với quy mô của nguyên tử và phân tử. Một nanomet bằng 1 phần tỷ mét, có nghĩa là có 25.400.000 trong số chúng trong 1 inch.
Trong nền tảng nghiên cứu của mình, GS Stauber và các đồng nghiệp mô tả cách thức sử dụng các hạt nano đang tăng lên nhanh chóng trong nhiều lĩnh vực. Các lĩnh vực này bao gồm từ y học và nông nghiệp đến sản xuất các sản phẩm chăm sóc cá nhân và chế biến thực phẩm.
Ví dụ, ngành công nghiệp thực phẩm sử dụng các hạt nano tổng hợp để làm sáng và tạo màu thực phẩm, cung cấp chất dinh dưỡng và ngăn ngừa nhiễm trùng.
Tất cả những thứ này có thể đi vào ruột người “như một phần của thực phẩm và đồ uống được kích hoạt nano”, các tác giả nghiên cứu báo cáo.
Các hạt nano được quan tâm không chỉ vì chúng rất nhỏ, mà còn vì các vật liệu tạo nên chúng có những đặc tính độc đáo ở kích thước nano.
So với các hạt lớn hơn có nguồn gốc từ cùng vật liệu, các hạt nano có diện tích bề mặt lớn hơn nhiều so với kích thước của chúng, có “chuyển động Brown lớn hơn” và có thể vượt qua các rào cản sinh học. Những rào cản này bao gồm lớp chất nhầy lót các mô như ruột.
Vì những lý do này, số phận của chúng trong ruột người có thể sẽ khác rất nhiều so với số phận của chúng ở quy mô lớn hơn có nguồn gốc từ cùng vật liệu.
Theo các tác giả nghiên cứu, “Do đó, điều quan trọng là phải đảm bảo rằng bất kỳ thành phần thực phẩm nào được kích hoạt nano đều an toàn để ứng dụng trong thực phẩm.”
Ruột người và hệ vi sinh vật của nó
Ruột người, hay đường tiêu hóa, tiêu hóa khoảng 60 tấn thức ăn trong suốt tuổi thọ trung bình. Qua hàng thiên niên kỷ, đường ruột của con người và những đàn vi khuẩn khổng lồ chiếm giữ nó đã phát triển một mối quan hệ phức tạp và đôi bên cùng có lợi.
Khi mối quan hệ hợp tác ngày càng phát triển, vi khuẩn đường ruột đóng một vai trò quan trọng trong sức khỏe và bệnh tật của con người.
Vi sinh vật đường ruột chủ yếu bao gồm vi khuẩn; chúng cũng bao gồm nấm, vi rút và các sinh vật đơn bào được gọi là động vật nguyên sinh.
Các nhà khoa học sử dụng thuật ngữ hệ vi sinh vật đường ruột để chỉ tổng số bộ gen của hàng nghìn tỷ vi sinh vật trong ruột.
3 triệu gen trong hệ vi sinh vật đường ruột nhiều hơn rất nhiều so với 23.000 gen trong bộ gen người. Chúng cũng tạo ra hàng nghìn phân tử nhỏ thực hiện nhiều chức năng trong cơ thể người.
Bằng cách này, vi khuẩn đường ruột giúp tiêu hóa thức ăn, thu hoạch năng lượng, kiểm soát khả năng miễn dịch và bảo vệ chống lại các mầm bệnh.
Tuy nhiên, sự mất cân bằng trong hệ vi sinh vật đường ruột có thể làm rối loạn các chức năng quan trọng này, gây ra bệnh hoặc không thể bảo vệ chống lại nó.
Các nghiên cứu đã liên hệ sự mất cân bằng trong hệ vi sinh vật với các bệnh tim mạch, dị ứng, ung thư, béo phì và các tình trạng tâm thần.
Tất cả các hạt nano liên kết với vi khuẩn đường ruột
GS Stauber và các đồng nghiệp của ông đã thiết lập các thí nghiệm trong đó họ có thể kiểm tra tác động của một loạt các hạt nano tổng hợp.
Những thí nghiệm này mô phỏng hành trình mà các hạt khác nhau có thể thực hiện khi chúng di chuyển qua các phần khác nhau của ruột và gặp các vi khuẩn khác nhau.
Kết quả chính là tất cả “các chất phụ gia thực phẩm được nano hóa hiện đang được sử dụng hoặc tiềm năng trong tương lai” cho thấy khả năng liên kết với vi khuẩn trong ruột.
Các hạt nano liên kết với tất cả các loại vi khuẩn, bao gồm cả các loài "probiotic" có thể sinh sản trong các sản phẩm sữa như sữa chua.
Trong khi tất cả các hạt nano tổng hợp mà họ thử nghiệm gắn vào vi khuẩn, các nhà nghiên cứu nhận thấy sự khác biệt về đặc tính liên kết của chúng.
Khi liên kết với các hạt nano, vi khuẩn đã thay đổi hành vi của chúng theo một số cách có thể chứng minh là có lợi và theo những cách khác có thể không.
Một kết quả tiềm năng có thể có lợi là ức chế các bệnh nhiễm trùng, ví dụ như bằng cách H. pylori. Nhóm nghiên cứu đã thực hiện phát hiện này khi thử nghiệm với các hạt nano silica trong nuôi cấy tế bào.
Tuy nhiên, một triển vọng tiềm tàng đáng lo ngại xuất hiện trong các thí nghiệm khác là việc liên kết với các hạt nano có thể khiến một số vi khuẩn không thân thiện ít nhìn thấy hơn đối với hệ thống miễn dịch. Ví dụ, kết quả như vậy có thể làm tăng phản ứng viêm.
Một điểm quan trọng mà các tác giả đưa ra là thực phẩm cũng chứa các hạt nano tự nhiên - một số hạt có thể xâm nhập vào thực phẩm trong quá trình chuẩn bị.
Nhóm nghiên cứu cũng đã tiến hành các thí nghiệm trên các hạt nano tự nhiên và rất ngạc nhiên khi thấy kết quả tương tự như các thí nghiệm với các hạt nano tổng hợp.
“Thật khó hiểu khi chúng tôi cũng có thể cô lập các hạt nano tự nhiên từ thực phẩm, như bia, cho thấy những tác dụng tương tự.”
Giáo sư Roland H. Stauber
