Una nueva investigación sobre las nanopartículas en los alimentos ha aportado nuevos conocimientos sobre su impacto en las bacterias intestinales.
Investigadores del Centro Médico Universitario de Maguncia en Alemania y colegas de otros centros en Alemania, Austria y los Estados Unidos han descubierto que las partículas ultra pequeñas pueden unirse a las bacterias intestinales.
En un artículo de estudio sobre su trabajo – que ahora aparece en la revista npj Science of Food – los autores explican cómo el apego a las nanopartículas puede alterar el ciclo de vida de las bacterias intestinales y sus interacciones con el cuerpo de su huésped.
Los resultados deberían ser útiles tanto para la medicina como para la industria alimentaria. Podrían, por ejemplo, conducir a la investigación sobre el uso de nanopartículas en los probióticos.
Un ejemplo de esto es la observación de los científicos de que las nanopartículas sintéticas pueden prevenir la infección por Helicobacter pylori.
H. pylori es una bacteria que crece en el revestimiento del estómago humano. Es de gran interés para muchos científicos debido a su compleja relación con el cáncer.
«Antes de nuestros estudios», dice el autor principal del estudio Roland H. Stauber, profesor del Departamento de Otorrinolaringología y Cirugía de Cabeza y Cuello del Centro Médico de la Universidad de Mainz, «nadie analizó realmente si los nano-aditivos influyen directamente en la flora gastrointestinal y cómo lo hacen».
El uso de nanopartículas está creciendo rápidamente
La nanotecnología manipula los materiales a escala nanométrica, que es aproximadamente la misma escala que la de los átomos y las moléculas. Un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro, lo que significa que hay 25.400.000 de ellos en 1 pulgada.
En sus antecedentes de estudio, el Prof. Stauber y sus colegas describen cómo el uso de nanopartículas está aumentando rápidamente en muchos campos. Estos van desde la medicina y la agricultura hasta la fabricación de productos de cuidado personal y el procesamiento de alimentos.
La industria alimentaria, por ejemplo, utiliza nanopartículas sintéticas para aligerar y colorear los alimentos, suministrar nutrientes y prevenir infecciones.
Todos ellos pueden entrar en el intestino humano «como parte de los alimentos y bebidas habilitados para la nanotecnología», informan los autores del estudio.
Las nanopartículas son de interés no sólo porque son muy pequeñas, sino también porque los materiales que las componen tienen propiedades únicas en la nanoescala.
Comparadas con partículas más grandes derivadas de los mismos materiales, las nanopartículas tienen una superficie mucho mayor en relación con su tamaño, tienen un «mayor movimiento browniano» y son capaces de atravesar barreras biológicas. Estas barreras incluyen la capa de moco que recubre tejidos como el intestino.
Por estas razones, es probable que su destino en el intestino humano difiera en gran medida del de sus homólogos a mayor escala derivados de los mismos materiales.
Según los autores del estudio, «Por lo tanto, es importante garantizar que cualquier ingrediente alimentario con nanopermiso sea seguro para su aplicación en los alimentos».
El intestino humano y su microbioma
El intestino humano, o tracto gastrointestinal, digiere alrededor de 60 toneladas métricas de alimentos durante su vida media. A lo largo de milenios, el intestino humano y las enormes colonias de microbios que lo ocupan han desarrollado una relación compleja y mutuamente beneficiosa.
A medida que la asociación ha ido evolucionando, los microbios intestinales han pasado a desempeñar un papel clave en la salud y las enfermedades humanas.
Los microorganismos intestinales comprenden principalmente bacterias; también incluyen hongos, virus y organismos unicelulares llamados protozoos.
Los científicos utilizan el término microbioma intestinal para referirse a la suma de todos los genomas de los trillones de microorganismos en el intestino.
Los 3 millones de genes en el microbioma intestinal superan ampliamente a los 23.000 del genoma humano. También producen miles de pequeñas moléculas que realizan muchas funciones en el huésped humano.
De esta manera, las bacterias intestinales ayudan a digerir los alimentos, cosechan energía, controlan la inmunidad y protegen contra los patógenos.
Sin embargo, los desequilibrios en el microbioma intestinal pueden perturbar estas funciones cruciales para desencadenar la enfermedad o no proteger contra ella.
Los estudios han relacionado el desequilibrio en el microbioma con enfermedades cardiovasculares, alergias, cáncer, obesidad y afecciones psiquiátricas.
Todas las nanopartículas se unen a las bacterias intestinales
El Prof. Stauber y sus colegas establecieron experimentos en los que pudieron examinar los efectos de una amplia gama de nanopartículas sintéticas.
Estos experimentos simularon los viajes que las diferentes partículas podrían hacer a medida que viajan a través de las diferentes partes del intestino y se encuentran con varias bacterias.
El principal resultado fue que todos los «aditivos alimentarios actualmente utilizados o que podrían utilizarse en el futuro» mostraron la capacidad de unirse a las bacterias en el intestino.
Las nanopartículas unidas a todo tipo de bacterias, incluyendo las especies «probióticas» que pueden reproducirse en productos lácteos como el yogur.
Aunque todas las nanopartículas sintéticas que probaron estaban adheridas a las bacterias, los investigadores notaron diferencias en sus propiedades de unión.
Cuando se unen a las nanopartículas, las bacterias alteran su comportamiento de algunas maneras que pueden resultar beneficiosas y de otras que no lo son.
Un resultado potencial que podría ser beneficioso es la inhibición de las infecciones, por ejemplo por H. pylori. El equipo hizo este descubrimiento al experimentar con nanopartículas de sílice en cultivos celulares.
Sin embargo, una perspectiva potencialmente perturbadora que surgió en otros experimentos fue que la unión a las nanopartículas podría hacer que algunas bacterias poco amigables fueran menos visibles para el sistema inmunológico. Tal resultado podría aumentar las respuestas a la inflamación, por ejemplo.
Un punto importante que señalan los autores es que los alimentos también contienen nanopartículas de origen natural, algunas de las cuales pueden entrar en los alimentos durante su preparación.
El equipo también realizó experimentos con nanopartículas naturales y se sorprendió al encontrar resultados similares a los de los experimentos con nanopartículas sintéticas.
