ВЫРЕЗКИ ИЗ СТАТЕЙ О НАНОЧАСТИЦАХ

ВСТАВКА МАКДОНАЛЬДС

Одной из групп пищевых добавок, нерегулируемых в США и России, являются наночастицы, которые быстро завоевывают популярность в пищевой промышленности. Испытания, проведенные Институтом Адольфа Меркля при Фрибургском университете и Федеральным управлением по безопасности пищевых продуктов и ветеринарии в Швейцарии, показали, что в 27% протестированных пищевых продуктах имеется наноразмерный диоксид титана, оксид кремния и тальк.

«Этот набор ингредиентов, разработанный почти на атомном уровне, может оказывать непредсказуемое воздействие на клетки и органы,  особенно на пищеварительный тракт. Есть также указания на то, что наночастицы могут попадать в кровоток  и накапливаться в других частях тела. они были связаны с воспалением,  поражениями печени и почек,  и даже с повреждением сердца  и головного мозга», — пишет The Guardian в недавней статье.

Наночастицы приобрели популярность в пищевой промышленности за их способность «улучшать» текстуру, внешний вид и вкус пищи. Диоксид кремния, например, добавляется во многие специи и соли для того, чтобы пряности легче текли и не слипались

Все наночастицы связываются с кишечными бактериями.

Согласно исследованию,  опубликованному в прошлом году, все наночастицы в пище обладают способностью связываться со всеми типами кишечных бактерий, хотя и в различной степени, тем самым изменяя жизненный цикл бактерий и их активность внутри нашего организма.

Проблема заключается в том, что «после многих лет исследований мы пришли к выводу, что материалы в наноразмерном диапазоне демонстрируют резко отличающиеся свойства и неожиданное поведение», — заявляют авторы, добавляя, что «это неожиданное поведение приводит к нашей обезпокоенности по поводу его токсичности». Четвертый раздел «Нанотоксичность» гласит:

«Наночастицы обладают уникальным свойством увеличения площади поверхности на единицу объема. Это приводит к тому, что они ведут себя совершенно иначе, чем их объемные аналоги … [N] аночастицы с большей вероятностью реагируют с различными биологическими объектами, такими как липиды и белки или клетки, в виде В целом. Наночастицы могут пересекать клеточную мембрану, проникая в различные органы и активировать воспалительные или другие иммунные реакции.

Чтобы предвидеть неизвестные последствия использования наночастиц, проводятся нанотоксикологические исследования. Типичный тест на токсичность включает клетки или организмы, подвергающиеся воздействию определенной дозы химических веществ (наночастиц (в случае нанотоксикологических исследований) и измерения ответа клеток в течение определенного периода времени.

Отношение доза-ответ из этих экспериментов определяет оптимальную дозу и приемлемые пределы для химических веществ. Однако, в отличие от обычных химикатов … наночастицы … имеют формы, площадь поверхности и поверхностный электрический заряд, полностью отличающиеся от объемных аналогов. Они могут диффундировать, агрегировать, отстаивать и изменять физические и химические свойства среды, в которой они хранятся.

Главный вывод, который мы делаем, заключается в том, что традиционные анализы in vitro могут неверно интерпретировать результаты и режимы доза-ответ. Эти традиционные анализы не принимают во внимание аномальное поведение наночастиц в окружающей среде и их клеточное поглощение «.

Физические взаимодействия между наночастицей и биологической мембраной обычно вызывают «разрушение мембран и их активности, сворачивание белка, агрегацию и различные транспортные процессы», тогда как химические взаимодействия в основном приводят к «образованию активных форм кислорода (АФК) и окислительному повреждению».

По данным ведущего мирового аналитика промышленных нанотехнологий, компании Helmut Kaiser Consultancy, в 2005 году на мировом рынке имелось в наличии около 300 продуктов питания, произведенных с использованием нанотехнологий, при этом объем самого рынка оценивался в 5,4 миллиарда долларов США. А к 2015 году нанотехнологии найдут применение уже в 40% пищевой промышленности. По мнению этих консультантов, изготовленная при помощи нанотехнологий еда, с соответствующим питательным составом, сохраняющая тот же вкус и структуру, что и произведенная естественным способом, к 2040 году станет в порядке вещей, нормой.

Диоксид титана в нано-форме добавляется к огромному количеству продуктов, включая краски, бумагу и пластик, он также придает белый цвет большинству зубных паст и многим обработанным продуктам, включая Mentos, Trident и Dentyne gum, M & Ms, глазурь для взбитых сливок Betty Crocker, желе-банан Кремовый пудинг, поп-пироги с ванильным молочным коктейлем и оригинальные сливки для кофе Nestlé. Вышеупомянутые продукты были представлены в отчете в феврале 2012 года в журнале  Environmental Science & Technology который пришел к выводу, что каждый из нас, вероятно, потребляет определенное количество наночастиц диоксида титана (TiO2) каждый день, а дети в возрасте до 10 лет, вероятно, потребляют наибольшее количество (около 1-2 мг TiO2 на килограмм массы тела в день) из-за более высокого потребления массовых продуктов (конфеты, жевательная резинка и другие сладости).

ВСТАВКА ЗУБН ПАСТЫ

Диоксид титана (маркированная пищевая добавка E171 в ЕС), является отбеливающим агентом, используемым в широком спектре продуктов, от шоколада и жевательной резинки до хлебобулочных изделий, сухого молока и майонеза. Однако, хотя диоксид титана долгое время считался инертным, опасения по поводу наноразмерного диоксида титана поднимались годами.  

Согласно The Guardian , «было показано, что эта крошечная металлическая добавка накапливается в тканях печени, селезенки, почек и легких у крыс при проглатывании и повреждает печень и сердечную мышцу».

Исследования, опубликованные в мае 2019 года, обнаружили, что диоксид титана размером с наночастицы, введенный в питьевую воду, воздействовал на кишечную микрофлору у мышей таким образом, что вызывал воспалительные заболевания кишечника и / или колоректальный рак . Как поясняют авторы:

«Хотя TiO2 [наноразмерный диоксид титана] оказал минимальное влияние на состав микрофлоры в тонкой кишке и толстой кишке, мы обнаружили, что обработка TiO2 может изменить высвобождение бактериальных метаболитов in vivo и повлиять на пространственное распределение комменсальных бактерий in vitro, способствуя образованию биопленки .

Доцент Войцех Хшановски, эксперт по нанотоксикологии в Школе фармации Сиднейского университета и в Сиднейском институте нано, рассказал Science Daily:

«Появляется все больше свидетельств того, что постоянное воздействие наночастиц оказывает влияние на состав кишечной микрофлоры, и, поскольку кишечная микрофлора является хранителем нашего здоровья, любые изменения в ее функции влияют на общее состояние здоровья. Это исследование представляет собой решающее доказательство того, что потребление пищи, содержащей  пищевую добавку E171 (диоксид титана), влияет на микробиоту кишечника, а также на воспаление в кишечнике, которое может привести к таким заболеваниям, как воспалительные заболевания кишечника и колоректальный рак».

Давайте посмотрим на диоксид титана, который добавляется в сладости и зубные пасты, лекарства и косметику. Его свойства по википедии шокируют.

ДИОКСИД ТИТАНА

Медленно растворяется в концентрированной серной кислоте

• Температура плавления для рутила — 1870 °C (по другим данным — 1850 °C, 1855 °C)

Не растворяется в воде и разбавленных минеральных кислотах

Используется в качестве пищевой добавки E171

В США по данным FDA допускается использование красителя — пищевой добавки E171 (Оксид титана) в пищевых продуктах (на уровне не более 1% по массе), в косметике, в составе лекарственных препаратов.

По данным Роспотребнадзора пищевая добавка E171 разрешена для применения на территории России^[20].

НАНОЧАСТИЦЫ НАШЛИ БОЛЬШОЕ ПРИМЕНЕНИЕ В ПРОИЗВОДСТВЕ УПАКОВОК ДЛЯ ЕДЫ

Пищевая упаковка, содержащая наночастицы — 3 примера:

• Стеклянные бутылки , такие как пивные бутылки: Пластик, смешанный с глинистыми наночастицами,  помогает сделать пивные бутылки более устойчивыми к разрушению, а также увеличивает срок хранения пива.
• Пластиковая упаковка и пластиковые сэндвич-пакеты : наноразмерные частицы меди и серебра обладают антимикробными свойствами, препятствуют росту микроорганизмов и помогают дольше сохранять пищу свежей.
• Пластиковые бутылки : Нано-нитрид титана добавляется в бутылки, используемые для воды и соды, для улучшения температурной и влагостойкости.

Уменьшение химических веществ до размера наночастиц может серьезно изменить их физические свойства. Например, свинец, обнаруженный в карандашах, становится прочнее стали, когда он превращается в наноразмерные атомные кластеры. Реакционная способность многих веществ может изменяться на наноуровне, и ученые не провели достаточного количества исследований, чтобы полностью понять потенциальные последствия для здоровья человека.

Из-за своего небольшого размера наночастицы могут перемещаться в теле так, как не могут крупные. Наночастицы в пищевых продуктах или из упаковок пищевых продуктов могут получить доступ в тело при проглатывании, вдыхании или проникновении через кожу. При попадании внутрь наноразмерные частицы проникают  в клетки и проходят в кровь и лимфу, где они циркулируют по организму, и достигают  потенциально чувствительные участки-мишени, такие как костный мозг, лимфатические узлы, селезенка, мозг, печень и сердце. Наночастицы, проникая в кожу, могут распространяться по организму по лимфатическим каналам. Было обнаружено, что вдыхаемый нано-TiO2 действует как асбест и силикон в том смысле, что он накапливается в легких и вызывает воспаление и может воздействовать на белки ДНК и клеточные мембраны.

Один пример касается элемента железа. Железный гвоздь не сгорит, но такое же количество элемента в виде чрезвычайно мелкого порошка самопроизвольно воспламеняется при воздействии воздуха. Точно так же вещества, которые обычно довольно инертны, могут подвергаться неожиданным химическим реакциям в организме человека или в окружающей среде, когда находятся в форме наночастиц.

Наиболее часто используется диоксид титана. Он входит в состав сахарной пудры на многих печеньях и придает им более белый и яркий вид.

Германский союз защиты окружающей среды и природы – немецкое отделение влиятельной международной экологической организации «Друзья Земли» – представил в Берлине отчёт об использовании наночастиц в пищевой промышленности. Помимо немецких специалистов, в исследовании принимали участие учёные других европейских стран, а также Австралии и США. Опубликованный теперь итоговый документ под броским названием «Из лаборатории – в тарелку» особого оптимизма не внушает. Исследователи выявили 93 наименования пищевых продуктов, в которых присутствуют те или иные наночастицы. Однако авторы работы подчёркивают, что это – лишь верхушка айсберга: по оценкам экспертов, в мире уже сегодня насчитывается до 600 продуктов питания и до 500 разновидностей продовольственных упаковок с нанодобавками.

В отделении ингаляционной биологии своего Научного центра Вольфганг Крайлинг проводит опыты на крысах, примешивая к вдыхаемому ими воздуху наночастицы иридия, производимые сегодня в промышленных масштабах. Решающим фактором для исследователя в данном случае является не химический состав, а размер частиц. Чтобы можно было проследить их путь внутри организма, каждая наночастица помечена специальным радиоактивным маркером. Учёный поясняет:

Затем по прошествии определённых временных интервалов – или сразу, или спустя час, или два, или шесть, или сутки, или даже несколько суток, – мы смотрим, как наноматериал, изначально попавший только в лёгкие, распределился внутри организма. Мы используем высокочувствительную аппаратуру для измерения уровня радиоактивности различных проб тканей. Спустя 24 часа мы обнаруживаем наночастицы иридия даже в головном мозге.

А ведь головной мозг надёжно защищён от проникновения извне посторонних веществ и микроорганизмов так называемым гемато-энцефалическим барьером. Преодолеть этот барьер неспособны даже медикаменты. Однако для наночастиц он не преграда. Вольфганг Крайлинг говорит:

Количества, которые мы идентифицируем, порой составляют всего лишь одну десятитысячную того количества, что изначально попало в лёгкие, однако мы обнаруживаем эти частицы в самых разных органах и тканях. Если принять исходное количество наночастиц во вдыхаемом воздухе за 100 процентов, то в печени оказывается примерно 1 процент частиц, в головном мозге – чуть меньше 0,1 процента.

Итак, из тысячи частиц, оказавшихся в лёгких, одна попадает в мозг, десять – в печень. А как обстоит дело с безопасностью эмбриона в матке?

Это был следующий вопрос: могут ли наночастицы через плаценту матери проникнуть в плод? Мы провели эксперименты на беременных крысах, и оказалось, что частицы накапливаются и в плаценте, причём в довольно значительном количестве. А оттуда некоторые частицы попадают в эмбрион. То есть плод защищён отнюдь не так надёжно, как мы это себе представляли.

Эксперименты свидетельствуют о способности наночастиц с невероятной лёгкостью преодолевать защитные механизмы и преграды организма. Да, собственно говоря, и в лёгкие-то частицы обычной пыли попасть не могут: клетки выстилающего дыхательные пути так называемого мерцательного эпителия снабжены особыми волосками-ресничками, которые, сгибаясь и разгибаясь, выводят частицы пыли, попавшие с воздухом в лёгкие, наружу. Однако против наночастиц они, судя по всему, безсильны. Затем – путь из лёгких внутрь организма. Обычно любого вторгшегося сюда пришельца встречает целая армия клеток иммунной системы – и нейтрализует его. Но наночастицы и здесь оказываются практически неуязвимыми. Проникая всё дальше, они вызывают целый каскад биохимических реакций.

И в результате возникают воспалительные процессы, которые, как мы предполагаем, могут, в конечном счёте, стать серьёзной угрозой для здоровья.

Кетчуп, майонез, овощные супы в пакетиках или сахарная пудра содержат наночастицы, повышающие текучесть и сыпучесть этих продуктов. В производстве колбасных изделий применяются нанокапсулы, содержащие консерванты, красители и вкусовые вещества. Такие же нанокапсулы, но заполненные витаминами и минеральными веществами, добавляются в хлебобулочные изделия и в прохладительные напитки. Нанотехнологии всё шире используются в производстве удобрений и пестицидов, а в производстве холодильников получили распространение антибактериальные нанопокрытия на основе ионов серебра. Как всё это отражается на здоровье человека, до сих пор неясно.

«Мы выращиваем клеточные культуры той или иной ткани в чашке Петри, затем добавляем в питательную среду наночастицы, помеченные флуоресцентным красителем, и смотрим, что получится, – говорит Анна фон Микец (Anna von Miekecz), сотрудница Института по изучению воздействия окружающей среды на здоровье человека при Дюссельдорфском университете:

Эти частицы очень быстро, в считанные минуты, проникают в цитоплазму. Чтобы внедриться в ядро, им требуется несколько больше времени – около двух часов. Но такие барьеры, как клеточная оболочка, для них, похоже, вообще не преграда.

Спрашивается, как это отразится на жизнедеятельности всего организма? Ясно, что наночастицы, обладающие высокой реакционной способностью и разрушающие едва ли не любую молекулу, с которой они соприкасаются, нанесут живой клетке колоссальный урон. Именно поэтому Анна фон Микец выбрала для своих опытов вроде бы совершенно безобидное соединение – диоксид кремния, широко применяемый фармацевтической промышленностью при изготовлении внешней оболочки витаминных пилюль. Но оказалось, что эти наночастицы, накапливаясь внутри клеточного ядра, приводят к образованию в нём неких белковых агрегатов. А это имеет катастрофические последствия:

«Мы видим, что клетка впадает в своего рода состояние покоя, перестаёт расти. И это состояние необратимо. Клетка как бы засыпает и больше уже не просыпается.

Кроме того, образование внутриклеточных белковых агрегатов – симптом, типичный для таких заболеваний как хорея Хантингтона или болезнь Паркинсона. То есть наночастицы вызывают патологические изменения в клетке, и эти изменения точно соответствуют тем, что ассоциируются с нейродегенеративными заболеваниями.

Продукты, произведенные крупными компаниями, которые содержат наночастицы, включают Kraft , General Mills, Hershey, Nestle , Mars, Unilever, Smucker’s и Albertsons, согласно анализу FOE. Существуют определенные продукты, перечисленные как содержащие наночастицы, в том числе:

• плавленые и сливочные сыры
• печенье
• пончики
• кофе сливочник
• шоколадный сироп и другие шоколадные изделия
• пудинг
• майонез
• картофельное пюре
• молоко
• соевые, миндальные и рисовые напитки
• мятные
• жвачка
• Попкорн
• заправка для салата и масла
• йогурт
• зерновые
• конфеты
• крекеры
• макароны
• спортивные напитки

Один любопытный пример. В Амстердаме создано программируемое вино (Nano Wine) [8]. По вкусу это обычное Мерло, однако в микроволновке его легко можно превратить в “Каберне”, “Пино Нуар”, “Мальбек” и др. (рис. 2). Это “вино” содержит огромное количество нанокапсул, которые раскрываются при разных условиях обработки и придают напитку требуемый цвет, вкус и аромат.

А. Чубайс в ноябре 2011г. открыл в Казани завод по выпуску гибкой упаковки с использованием нанотехнологии ООО “ДАНАФЛЕКС-НАНО” (на немецком оборудовании). С 1 декабря 2011г. в этой высокобарьерной многослойной наноупаковке выходит продукция “Махеевъ” (майонезы, кетчупы, джемы и др.)

СТАТЬЯ Наночастицы в материале, контактирующем с пищевыми продуктами

Упаковка с нанотехнологиями обычно попадает в одну из трех классификаций:

• Улучшенная упаковка: Частицы смешиваются с полимерной матрицей для улучшения газобарьерных свойств, устойчивости к температуре и влажности упаковки.
• Активная упаковка: Частицы взаимодействуют непосредственно с пищей или окружающей средой для лучшей защиты продукта. Например, наночастицы серебра являются антимикробными, а другие материалы используются в качестве поглотителей кислорода или ультрафиолета.
• Интеллектуальная упаковка: частицы обнаруживают биохимические или микробные изменения в пище, например, когда в продукте образуются патогены или газы из-за порчи пищи.

Миграция в еду
Исследования показали, что наночастицы могут мигрировать из упаковки в пищу. Кислотность пищи может влиять на миграцию, а более кислая пища вызывает большую миграцию. Нагрев также увеличивает миграцию, причем микроволновое нагревание вызывает больше миграции, чем нагрев в духовке или на плите.

В чайных пакетиках нашли миллиарды микрочастиц пластика

«Когда вы завариваете пакетик чая, в кипяток попадает примерно 11,6 миллиарда пластиковых микрочастиц и еще три миллиарда полимерных наночастиц. Это на несколько порядков больше, чем удавалось обнаружить в других видах пищи и напитков, в том числе в пластиковых бутылках с водой», — пишут ученые.

Лаура Эрнандес и ее коллеги по Университету Макгилла в Монреале (Канада) открыли еще один источник пластиковых микрочастиц, который потенциально может сильно влиять на здоровье человека. Для этого они изучали то, что происходит с обычными чайными пакетиками при погружении в кипяток.

Производители многих марок чая используют не бумажные, а пластиковые пакетики, состоящие из микроскопических нейлоновых нитей. Кроме того, в них содержится поливинилхлорид и полипропилен. После нескольких недавних скандалов экологи заинтересовались тем, насколько безопасны подобные конструкции для здоровья человека и животных.

Эрднандес и ее коллеги приобрели несколько пакетиков четырех разных видов фруктового чая, популярного в Канаде, удалили оттуда заварку и залили их кипятком на пять минут. После этого ученые профильтровали воду, извлекли из нее наночастицы и изучили структуру самих пластиковых мешочков при помощи электронного микроскопа.

Результаты этих замеров превзошли все ожидания ученых — в воде плавали миллиарды микро — и наночастиц пластика самых разных размеров. Когда экологи изучили их химический состав и фотографии пакетиков, они пришли к выводу, что изначально этих наночастиц в чае не было, они появились уже в процессе заварки. В пользу этого говорит и то, что их форма и другие характеристики зависели от материала и структуры самих пакетиков.

Открыв этот феномен, ученые проверили, что произойдет, если ввести эти наночастицы в питательную среду, где обитали рачки-дафнии. Эти опыты показали, что их появление вызывало некоторые нарушения в развитии и поведении этих беспозвоночных существ, причем острота этих проблем росла вместе с концентрацией пластика в воде.