«а ветеринарни специалисти

»ндустри€

«а фермери

«а любители и деца



–Я–Ф–§ –Я–µ—З–∞—В –Х-–Љ–µ–є–ї
–Э–∞–њ–Є—Б–∞–љ–Њ –Њ—В Administrator   
–Э–µ–і–µ–ї—П, 23 –Ь–∞–є 2010 10:20

Ќанотехнологи€та се занимава с получаването на много малки частици с размери от нанометричната скала. Ќаночастиците се означават като частици с малък размир от 100 и по-малко нанометра (SCENIHR, 2007b). ѕоради техни€т малък размер и специфична химична структура наночастиците имат гол€м потенциал за приложение в различни хранителни продукти. Ќанотехнологи€та включва различни аспекти, като например третиране на забол€вани€, безопасност на храните, нови материали, използвани за установ€ване на патогенни микроорганизми и опаковъчни материали.

¬ъз основа на последните проучвани€ на учените, преди непознатите наночастици вече се използват дато добавки в различни хранителни продукти. ѕриложението на наночастиците в електрониката, медицината, текстилната промишленост, козметиката бе последвано от въвеждането на тези продукти на нанотехнологи€та в хранителната индустри€ (Maynard и сътр., 2006; Chen и сътр., 2006a). ¬ъпреки, че до момента са разработвани подробно различни методи за приложение на наночастиците в хранителната индустри€, напоследък се задълбочиха проучвани€та по отношение на потенциалната токсичност на тези хранителни добави за човешкото здраве. ѕрез последните години н€кои изследаватели установ€ват, че наночастиците могат да имат и токсични ефекти по отношение на биологични обекти (Nel et al., 2006; Oberdorster et al., 2007b; Donaldson and Seaton, 2007). ѕоради факта, че продуктите съдържащи наночастици са вече в търговската мрежа и установени€т потенциален риск от т€хната консумаци€ налагат спешни законодателни мерки в това отношение (Morgan, 2005).

ѕолучаване и физико-химичен състав на наночастиците

ѕолимерните наночастици се раздел€т на две категории: нанокапсули и наносфери. ¬ миналото са се получавали наночастици с полимерна обвивка и сърцевина. ѕо-късно започва производството на наночастици, съставени от полимерен скелет. ѕоследните са често използвани като преносители на фармацевтични лекарствени средства.

ѕрез годините за производство на нанополимери са използвани различни полимерни вещества, както и различни техники на производство.

¬ъв фармацевтиката се препоръчват наночастици с големина от 100 до 500 nm, с оглед най-доброто им усво€ване през чревни€ тракт на човека. ¬ същото време е установено, че наночастици с размери над 10 ?m не преминават през червата на човека (Lamprecht и сътр.,2001).

¬ продължение на 30 години, учените са изследвали различни полимери и кополимери за разработване на наночастици. ƒокато естествените полимери при използването им във фармацевтиката вод€т до бързо освобождаване на свързаното с т€х лекарствено средство, то изкуствено синтезираните полимери са постигали по-продължително освобождаване на лекарствените средства за дни и дори за седмици. “ехнологично са прилагани различни технологии и методи за производство на нанополимери за постигане на различи€ в т€хната структура и състав.

ѕолимерните материали, използвани за получаване на наночастиците включват синтетични киселини (poly(lactic acids) (PLA), poly(lactic-co-glycolic acids) (PLGA), poly(?-caprolactone) (PCL) и poly(methyl methacrylates), и poly(alkyl cyanoacrylates)) или естествени полимери (албумин, желатин, водорасли, колаген или хитозан). ѕолиестерите, самосто€телно или в комбинаци€ с други полимери, са най-често използвани при получаването на наночастици PLGA (Dillen и сътр., 2004) и PLA (Krause и сътр., 1985) които са се оказали най-биоприложими и биоразградими.

ѕо-скоро са разработени формулите на естествени полимери. Van der Lubben и сътр, 2001, доказва, че говежди€ серумен албумин (BSA) или ваксинални€ тетанусов токсоид (TT) най-лесно се капсулират в наночастици от хитозан.

ѕринципи на получаване на наночастиците

Ќаночастиците се получават от синтетични полимери обикновено чрез дисперси€ на образуващите ги първични полимери. Ќаколко техники чрез използването на наночастици, предимно свързани с хидрофобността на лекарствените средства са били използвани за капсулиране на лекарствените средства. »звършвани са и сериозни проучвани€, свързани с техническите параметри, необходими за образуване на наночастици. ћодификаци€та на повърхността на наночастиците се извършва или чрез свързването им с хидрофилни стабилизиращи, биоадхезивни полимери, чрез сърфактант или чрез вграждане в т€х на биодеградабилни кополимери, съдържащи хидрофилни половини във формулата си. “ези модификации промен€т предимно т.нар зета-потенциал на наночастиците, както и т€хната хидрофобност, повли€вайки колоидалната стабилност, мукоадхези€та, протеинната абсорбци€ на т€хната повърхност, и накра€, усво€ването през чревни€ тракт на наночастиците.

ѕолимерните наночастици в началото на техни€ синтез представл€ват по-специален интерес по отношение на фармацевтиката и главно се използват за улесн€ване на прилагането през устата на лекарствените средства. ”становено е, че те са по-стабилини в гастроинтестинални€ тракт в сравнение с останалите колоидни преносители на ваксинални частици, например липозомите, и магат да предпаз€т капсулираните лекарствени средства от въздействи€та на съставките на гастроинтестинални€ тракт. Ќа второ м€сто, използването на различни полимерни материали позвол€ва известна желана пром€на на физико-химичните характеристики (хидрофобност, зета-потенциал), освобождаване на активните субстанции от лекарствените срадства, както и дава предимство чрез н€кои биологични въздействи€ (определ€не на прицелните клетки за въздействието, биоадхези€, подобр€ване на вътреклетъчната обм€на). Ќакра€, повърхността на частичките може да се модифицира чрез абсорбци€ на различни химични вещества като полиетилен гликол и биоактивни молекули (лектини, инвазини и др.). ќсвен това, субмикронната структура и гол€мата специфична повърхност на нанополимерите подобр€ва т€хната усвоимост, което се см€та като предимство в сравнение с останалите преносители на лекарствени средства. ѕрез годините са правени много опити за разработване на приемани през устата терапевтични пептиди и протеини, главно с оглед по-доброто усво€ване на прилаганите през устата ваксини (Steffansen и сътр., 2004; Lee, 2002; Kompella и Lee, 2001; Russell-Jones, 1998; Fasano, 1998.). ƒо момента във фармацевтиката обстойно са проучени, както механизмите на пренас€не на наночастиците през чревната мукоза, така и възможностите за т€хното съвместно приложение с различни терапевтични пептиди, протеини и ваксини.

“ранспорт на наночастиците през чревни€ тракт

ѕроучвани€та на учените до момента са били насочени върху увеличаване възможността за усво€емостта на наночастиците през чревни€ тракт. ¬ъпреки това, изследвани€та в това направление са били извършвани при животни и към момента липсват зъдълбочени експериментални данни при хора. Ћипсват и сравнителни проучвани€, които да дадат възможност да се заключи, кои полимери и съответно наночастици, биха били най-ефективни и най-подход€щи за употреба като добавки към храни. ƒанните до момента сочат, че по-малките наночастици се приемат и транспортират в организма по-бързо чрез ентероцитите и ћ-клетките. »ма научни публикации (Russell-Jones и сътр., 1999) които препоръчват употребата на лектин-свързани наночастици, но те са за определени лекарствени форми. ѕрепоръчва се също, препаратите да не се употреб€ват от хора с алергии към храни, както и се изтъква наличието на риск от алергизиране към такива лекарствени форми при продължителна употреба.

Ќапоследък учените усилено работ€т по проблема, дали н€кои наночастиците биха могли да се прилагат заедно с инсулин, с оглед при такава употреба през устата, те да подпомагат транспорта на инсулина през червата на човека. ќт друга страна има проучвани€, според които при използването на наночастици се достига до известно повишение на усво€ването на калцитонина (Jung и сътр., 2000).

ѕоради сво€ малък размер и специфичен физико-химичен състав наночастиците биха могли да участват в сложни биологични въздействи€ в организма на човека. –азлични са както външни€т вид, така и съставът на наночастиците.

Ќаночастици и наноемулсии

Ќаночастиците в храните обичайно са във вид на суспензи€ (твърда фаза в течност) или на емулси€ (две течни фази). ¬ хранителната промишленост се използват предимно метални наночастици като например нано-сребро, нано-цинков окис, нано-мед и нано-титанов диоксид. ¬с€ка от съдържащите тези химически вещества наночастици има различна структура и очертани€, както и размери и може да се срещне и във вид на агломерирани (свързани) форми.

“ази информаци€ е важно по отношение на потенциални€т риск от храните, съдържащи такива съставки, и е във връзка с усво€емостта им и въздействието на различните наночастици върху консуматорите.

Ќано-пренас€ща система

Ќано-капсулирането на хранителните вещества е основен начин за използването на наночастиците в хранителната индустри€. ¬ключените в обвивка от наночастици хранителни вещества са предпазени от въздействието на стомашните ензими и имат удължен разпад, както и завишена стабилност в храносмилателни€ тракт на човека. Ќ€кои автори посочват, че по този начин се подпомага достигането на хранителните субстанции в по-отдалечени части на организма на човека (Letchford и Burt, 2007; Taylor и сътр., 2005). ћалки€т размер на капсулираните с наночастици хранителни субстанции води до по-дълъг период за т€хното освобождаване в чревни€ тракт (Chen и сътр., 2006b; Medina et al., 2007). “ози начин на употреба на наночастиците има перспективи по отношение на н€кои стомашно чревни забол€вани€ като гастрити и €зви.

ѕолимернооснована нанопренас€ща система

Ќанокапсулите на основата на полимери, се създават чрез полимеризаци€ на един или повече вида мономери, обикновено един хидрофобен и един хидрофилен. ≈стествените полимери, които обикновено се използват за тези цели са албумина, желатина (Zwiorek et al., 2004), алгината, колагена и хитозана (des Rieux et al., 2006), както и млечни€ протеин ?-лактоалбумин (Graveland-Bikker и de Kruif, 2006). ѕротеинсвързаните нанокапсули представл€ват подчертан научен интерес поради факта, че могат лесно да бъдат създадени, както и поради лесното си окрупн€ване чрез агломераци€ с полизахаридите, липидите и другите биополимери. ѕоради тези си възможности протеинсвързаните нанокапсули напоследък се използват все по-широко в хранителната индустри€. ѕрез последните години са разработени различни мицеларни, наносферични, полимерни и нанокапсулирани структури на основата на агломераци€ на наночастици и различни полимерни структори (Kabanov, 2006; Letchford и Burt, 2007).

ѕриложение на нанотехнологи€та в хранителната индустри€

ѕри извършване на обстоен анализ на наличната информаци€ може да се обобщи, че наночастиците се използват във всички етапи на производство на хранителни продукти.

Ќ€кои изследователи посочват, че неразтворимите свободни наночастици, които представл€ват агломерати от отделни частици, представл€ват най-гол€ма опасност по отношение здравето на човека (SCENIHR, 2007a).

ѕроизводство на растителни храни

ѕо време на първичното производство на растителни продукти се използват различни агрохимикали в състава на н€кои от които са инкорпорирани и наночастици. ”становено е, че остатъчните количества от тези химикали, заедно със съдържащите се в т€х наночастици, могат да се установ€т и в растителните храни. Ќ€кои от наночастиците (алуминиев оксид, лантанови частици и железни наночастици), се използват и за пречистване на води от замърс€вани€.

»зползване на наночастиците за опаковане и запазване продължително време на хранителни продукти

»ндиректна контаминаци€ нахраните от наночастици може да се постигне в случай, че наночастиците са вложени в опаковъчните материали, използвани за обвиване и запазване за продължително време в свеж вид на продуктите. “ози тип употреба на наночастиците е най-често използван през последните години (Chaudhry et al., 2008). ѕрез 2008 г. е публикуван обзор, свързан с предлагането на регулаторни изисквани€ по отношение на използването на наночастиците в опаковъчни материали (WWIS, 2008). ¬ този случай наночастиците се използват в опаковъчните материали за увеличаване на бариерните функции на материала (напр. силикатни, наносребро, наномагнезии и наноцинк). ѕри използваен на наноматериали в опаковките на храните единствени€т възможен начин за контаминаци€ на храните представл€ва директни€т контакт на наночастиците с храната (Avella et al., 2005).

Ќаночастиците се използват и с друга цел в опаковъчните материали. ¬ н€кои от т€х те изпълн€ват специфични сензорни функции и се наричат наносензори, които реагират при промени в услови€та на съхранение на продуктите - температура, влага, реагират при разпадни процеси в опакованите храни, както и при развитие на микроорганизми в т€х. ƒо момента липсват научни доказателства по отношение на миграци€та на наночастици в храните при този втори начин на т€хното използване. ¬ъпреки това може да се посочи, че съществуват сведени€ за използването на н€кои наночастици (нано-сребро и цинков оксид), с оглед на постигане на антимикробен ефект и удължено съхранение на храните. ѕосочва се и, че за момента липсват данни за евентуален хроничен тосичен ефект при използването на такива наночастици при продължителна употреба на храни, обработвани с подобни средства.

Ќасто€щи познани€ за риска за консуматирите при използване на наночастици в храните

«а да се извърши обективен анализ на риска по отношение на наночастиците в хранителните продукти е необходимо да се познават основно хранителните продукти, в които се използват наночастици. ¬ интернет има редица сайтове, в които са описани различни продукти в състава на които се включват наночастици (www.nanotechproject.org;www.gnpd.com;www.nanoshop.com;www.nanoforum.org).

 аква е до момента информаци€та за изисквани€та на законодателството в областта на храните по отношение на продуктите на нанотехнологи€та? —поред данни от 2004 г. на ≈— използването на нанотехнологи€та е Убезопасно, интегрируемо и приложимоФ (Communication from the CommissionЧTowards a European strategy for nanotechnology, 2004). ¬ъв връзка с приложението на продукти на нанотехнологи€та е възложено на ≈вропейската агенци€ по храните (EFSA) през 2008 г. да проведе задълбочени проучвани€ по отношение на приложението на продуктите на нанотехнологи€та в хранителната индустри€. —ъществуващите изисквани€ на ≈— (Chaudhry et al., 2007), и тези на другите страни (Hodge, 2007) са обсъждани и в научната литература. јмериканската агенци€ по храните (FDA), също е изказала своето мнение по въпроса Ц в —јў не се говори за нанотехнологи€, а за продукти и т€хната безопасност. Ќай-големи са поддръжниците за навлизането на нанотехнологи€та в хранителната промишленост в  итай и япони€ (Chau et al., 2007). —поред Ќаучни€ комитет за спешни и новоидентифицирани рискове (Scientific Committee on Emerging and Newly-Identified Health Risks) е наложително въвеждането на тестване за наличие на наночастици ¬ъпреки това до момента такова изследване не е наложено в практиката, поради липсата на достатъчно научни познани€ в тази посока (SCENIHR, 2007a).

ƒо момента липсват научни сведени€ за наличието на евентуална взаимовръзка между наночастиците и промени, настъпващи под т€хно вли€ние, в човешкото т€ло.

√астроинтестинално преминаване на наночастиците

Ќаблюдава се тенденци€ по-малките наночастици да дифундират по-бързо през чревната мукоза в сравнение с по-големите частици. There seems to be a tendency that that smaller particles are able to diffuse faster through the mucus layer than larger particles. —тепента на дифузи€ зависи също и от електрически€ зар€д на частиците. ƒоказано е, че анионните частици проникват по-лесно през червата, в сравнение с катионните наночастици (Szentkuti, 1997)

–азпространение, метаболизъм и отстран€ване от организма на наночастиците

—лед преминаването си през чревни€ епителиум наночастиците проникват в кръвта и могат да въздействат на различните съставки на кръвта (плазмените протеини, факторите, свързани с коагулаци€та на кръвта, червените и белите кръвни клетки),(Nemmar et al., 2002). ”становено е, че хидрофобните наночастици се отдел€т от организма предимно чрез черни€ дроб и далака (Letchford and Burt, 2007).

”становени са и местата, до които могат да проникнат наночастиците в организма на човека. Ќай-малките от т€х могат да достигнат до мозъка и костни€ мозък, установени са и в далака и черни€ дроб (Jani et al., 1990; Hillery et al., 1994; Hillyer and Albrecht, 2001; Hoet et al., 2004; De Jong et al., 2008).

ƒоказано е също и, че не при всички наночастици клетъчната бариера е достатъчна и ефикасно да възпреп€тства навлизането на наночастиците в клетките. “ака например, изключително малките наночастици от златен и титанов окис преминават и са установ€вани вътре в кръвните клетки (Rothen-Rutishauser et al., 2006). »нтересно е да се посочи, че въпреки констатирането на наночастици в кръвните клетки, в тези случаи не се е стигало до защитни реакции от страна на организма като ендоцитоза и фагоцитоза (Geiser et al., 2005).

 ъм момента все още са недостатъчни познани€та по отношение възможностите на черни€ дроб да участва в отстран€ването на наночастиците от организма на човека.

“оксичност на наночастиците

«аедно с консумаци€та на наночастиците с хранителните продукти през последните години се по€виха и сведени€ за наличие на токсичността им за консуматора. –азлични научни проучвани€ сочат, че наночастиците могат да притежават по-разнообразен токсикологичен профил в сравнение с техните конвенционални химични аналози (Donaldson et al., 2001; Nel et al., 2006; Oberdorster et al., 2005a).

Ј “оксичност на наночастиците извън организма (in vitro), при експериментални услови€)

ѕравени са редица проучвани€ извън организма (n vitro), за установ€ване на евентуалната токсичност на наночастиците. »ма сведени€, че н€кои от наночастиците са предизвиквали оксидативен стрес, възпалителни процеси, както и реакции от страна на ретикуло-ендотелната система (Nel et al., 2006; Donaldson et al., 2007; Donaldson and Seaton, 2007;Oberdorster et al., 2007b).

Ј ќстра токсичност

ѕроучвана е острата, подострата и субхроничнота токсичност след орално приложение на наночастиците при гризачи, хранени с мед, селен, цинк, цинков окис и титаниев диоксид под формата на наночастици. –езултатите от проведените експерименти са показали, че е констатирана остра токсичност, ко€то е била в зависимост от техни€ вид и химичен състав (Jia et al., 2005;Zhang et al., 2005;Chen et al., 2006c;Wang et al., 2006;Wang et al., 2007;Wang et al., 2008).

Ј ’ронична токсичност

 ъм момента липсват обстойни научни проучвани€ за евентуалната хронична токсичност при използване на наночастиците в хранителната индустри€. ¬ тази връзка може да се посочи, че свързано с възможностите за т€хното безпроблемно разпространение чрез кръвта в организма, би могло да се очакват евентуални токсични въздействи€ върху имунната и кардиоваскуларната системи. Ѕи могло да се очаква и нарастване на т.нар. оксидативен стрес, както и активирането на цитокините в имунната, противовъзпалителната и кардиоваскуларната системи. Ќе са проучени и възможностите за евентуалните карциногенен и тератогенен ефект при прилагането на наночастици като хранителни добавки. Ќеобходими са и допълнителни проучвани€, свързани с потенциалната нефротоксичност, алергогенност, както и на евентуалното вли€ние на наночастиците при бременност, поради доказаното им преминаване през плацентарната бариера.

Ћипсата към момента на достатъчно научна информаци€ обаче не означава, че наночастиците следва да се см€тат като абсолютно безвредни за човека, и би могло да се прилагат продължително време, безконтролно и в големи количества като добави в хранителните продукти.

“енденциите в анализа на риска по отношение на тези химични субстанции са свързани с информираността на потребителите. Ќа етикетите на продукти, съдържащи наночастици би следвало да има информаци€ за съдържание на Унанотехнологично получени съставкиФ и потребителите сами да направ€т сво€ избор, кой продукт да консумират Ц продукт с, или без наночастици.

¬ заключение може да се посочи, че въз основа на проучвани€та в специализираната литература става €сно, че наночастиците ввсе повече се използват в хранителната индустри€. Ќеобходимо е да се получат и анализират повече научни факти по отношение на т€хната евентуална токсичност за човешкото здраве.

јвтор: д-р ƒинко ƒинков

 

–Ф–Њ–±–∞–≤–Є –Ї–Њ–Љ–µ–љ—В–∞—А


–Ч–∞—Й–Є—В–µ–љ –Ї–Њ–і
–Ю–±–љ–Њ–≤–Є