Estudos de propriedades físico-químicas, citotoxicidade, biodistribuição e digestão.
Abstrato
As nanopartículas de origem alimentar (NPs) têm chamado grande atenção devido às preocupações com a saúde humana. Este estudo relata a detecção da presença de NPs fluorescentes, cerca de 5 nm, em duas das bebidas mais populares, Coca-Cola (Coke) e Pepsi-Cola (Pepsi). Os NPs contêm H, C e O, três elementos com emissão sintonizável e com rendimento quântico de 3,3 e 4,3% para Coca e Pepsi, respectivamente. A presença de átomos de carbono hibridizados com sp 3 de ligações de álcoois e éteres foi confirmada por análise de RMN. Os NPs podem ser absorvidos pelas células vivas e acumular-se na membrana celular e no citoplasma. A avaliação da toxicidade aguda das NPs revelou que os camundongos BALB/c pareciam saudáveis após a administração de uma dose única de 2 g kg -1 de peso corporal. A análise da transaminase glutamato piruvato (GPT), transaminase glutâmica oxaloacética (GOT), uréia e creatinina mostrou que houve diferenças estatisticamente, mas não biologicamente, significativas em alguns desses parâmetros bioquímicos entre os grupos teste e controle. Nenhum dano óbvio aos órgãos ou anormalidade histopatológica aparente foi observado nos camundongos testados. O estudo de biodistribuição nos principais órgãos indicou que as NPs se acumulavam facilmente no trato digestivo e eram capazes de atravessar a barreira hematoencefálica e se dispersar no cérebro. A digestão in vitro dos NPs mostrou uma extinção significativa da fluorescência dos NPs. Este trabalho representa o primeiro relato de NPs fluorescentes de origem alimentar presentes na Coca-Cola e na Pepsi, e fornece informações valiosas sobre as propriedades físico-químicas dessas NPs e suas características de toxicidade tanto in vitro quanto in vivo.
Introdução
As nanopartículas de origem alimentar (NPs) têm atraído grande atenção devido às preocupações com a saúde humana. Alguns alimentos vendidos em supermercados em todo o mundo contêm NPs, que foram produzidos durante o processo de fabricação ou adicionados artificialmente para realçar os sabores, facilitar a absorção de nutrientes, prolongar a vida útil ou fornecer cores mais brilhantes. Com a falta de rotulagem obrigatória dos produtos em qualquer parte do mundo, é difícil para o público obter informações sobre quantos produtos alimentares comerciais contêm NPs. Por um lado, os fabricantes de alimentos podem não estar interessados em fornecer informações sobre os seus alimentos contendo NPs, possivelmente devido aos seus efeitos ambíguos. Por outro lado, os fornecedores de alimentos podem não saber da presença de NPs nos produtos alimentares que vendem. Por exemplo, Sk et al. relataram que pão, biscoitos, flocos de milho e caramelo de açúcar contêm NPs ricos em carbono. Além disso, nosso grupo relatou a presença de NPs fluorescentes no café instantâneo original Nescafé, cerveja Tsingtao® , bebidas fermentadas e bebidas esportivas. Atualmente, a presença de NPs em produtos alimentícios ainda é pouco estudada, e os pesquisadores estão interessados em averiguar como está a ampla gama de NPs presentes nos alimentos.
A maioria dos alimentos humanos é feita de carboidratos que consistem em carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, etc. Durante o processo de fabricação, esses elementos podem estar envolvidos em reações físico-químicas complexas para formar NPs endógenos. É bem conhecido que os pontos de carbono (CDs) podem ser facilmente produzidos através de reações hidrotérmicas usando pequenas moléculas orgânicas ou biomassa como fontes de carbono. No entanto, pouco se sabe sobre a origem e os efeitos biológicos das NPs presentes nos alimentos. A extensão em que as NPs estão presentes nos alimentos é muito importante e precisa ser exaustivamente estudada. Assim, a descoberta de nanoestruturas na alimentação humana pode ajudar-nos a compreender os tipos de NPs presentes nos alimentos que já consumimos regularmente. Além disso, é necessário determinar claramente as propriedades físico-químicas, a toxicidade e a biodistribuição destas NPs presentes nos alimentos comuns, a fim de ajudar as pessoas a compreenderem a sua toxicidade.
Nossa hipótese é que as NPs de origem alimentar são produzidas durante o processo de fabricação de alimentos. Como duas das bebidas de cola carbonatadas mais populares e amplamente consumidas, a Coca-Cola (Coca-Cola) e a Pepsi-Cola (Pepsi) são consumidas em todo o mundo há mais de 100 anos. Ocasionalmente, descobriu-se que essas duas bebidas apresentavam fluorescência sob a iluminação da luz ultravioleta quando jorravam das latas, portanto especulamos que elas poderiam conter NPs fluorescentes. Aqui, relatamos a descoberta de NPs fluorescentes semelhantes a CD nestes refrigerantes carbonatados. As NPs fluorescentes foram isoladas com sucesso destas bebidas por uma estratégia de purificação eficaz. As NPs obtidas foram caracterizadas e avaliadas quanto à citotoxicidade, toxicidade aguda e biodistribuição em pequenos animais experimentais. A digestão in vitro foi realizada utilizando saliva artificial, suco gástrico e intestinal. A descoberta de NPs nas bebidas Coca-Cola e Pepsi pode ser uma área de investigação controversa, uma vez que desafia e põe em dúvida o dogma predominante de que a exposição a nanomateriais é nova e potencialmente perigosa.
Conclusão
Neste estudo, relatamos a descoberta da presença de NPs fluorescentes em duas das bebidas mais populares do mundo, nomeadamente Coca-Cola e Pepsi. O comportamento de emissão fluorescente dependente de excitação dos NPs isolados da Coca-Cola e da Pepsi foi semelhante àqueles sintetizados quimicamente a partir de carboidratos como glicerol, glicol, glicose e sacarose. Análises por espectroscopia XPS, RMN e FTIR revelaram que as NPs continham C, O e H, e eram revestidas com ligações éter e grupos hidroxila em sua superfície. A absorção de NPs da Coca-Cola e da Pepsi pelas células demonstrou que as NPs podem penetrar nas células vivas e acumular-se na membrana e no citoplasma, mas não no núcleo. Os resultados da análise de citotoxicidade revelaram que nenhuma redução significativa na viabilidade celular foi causada por concentrações de NP inferiores a 20 mg mL −1. Avaliações de toxicidade aguda após uma única administração oral de NP sugeriram que as NPs da Coca-Cola e da Pepsi não causam toxicidade aguda óbvia em camundongos, mesmo na concentração de 2 g kg -1 de peso corporal. A avaliação do metabolismo e biodistribuição das NPs revelou que as NPs foram digeridas e absorvidas no intestino delgado e colorretal, e foram eliminadas principalmente pelo fígado, e não pelos rins. Também foi observado acúmulo significativo de NPs no cérebro e no coração, sugerindo que os NPs poderiam cruzar a barreira hematoencefálica.
Fonte: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29261040/
Fluorescent nanoparticles present in Coca-Cola and Pepsi-Cola physiochemical properties cytotoxicity biodistribution and digestion studies