Partikel nano dalam makanan dapat mengubah perilaku bakteri usus
Penelitian baru tentang nanopartikel dalam makanan telah menghasilkan wawasan baru tentang dampaknya terhadap bakteri usus.
Peneliti dari University Medical Center of Mainz di Jerman dan rekan dari pusat lain di Jerman, Austria, dan Amerika Serikat telah menemukan bahwa partikel ultra-kecil dapat mengikat bakteri usus.
Dalam makalah studi tentang pekerjaan mereka - yang sekarang muncul di jurnal npj Ilmu Pangan - penulis menjelaskan bagaimana keterikatan pada nanopartikel dapat mengubah siklus hidup bakteri usus dan interaksinya dengan tubuh inangnya.
Hasilnya harus bermanfaat bagi industri obat dan makanan. Mereka dapat, misalnya, memimpin penelitian tentang penggunaan partikel nano dalam probiotik.
Salah satu contohnya adalah pengamatan para ilmuwan bahwa nanopartikel sintetis dapat mencegah infeksi Helicobacter pylori.
H. pylori adalah bakteri yang tumbuh di lapisan perut manusia. Ini menarik minat banyak ilmuwan karena hubungannya yang kompleks dengan kanker.
“Sebelum studi kami,” kata penulis senior studi Roland H. Stauber, seorang profesor di Departemen Otolaringologi, Kepala, dan Bedah Leher di Mainz University Medical Center, “tidak ada yang benar-benar melihat apakah dan bagaimana aditif nano secara langsung mempengaruhi flora gastrointestinal . ”
Penggunaan nanopartikel berkembang pesat
Nanoteknologi memanipulasi material pada skala nanometer, yang kira-kira sama dengan skala atom dan molekul. Satu nanometer adalah 1 miliar meter, yang berarti ada 25.400.000 di antaranya dalam 1 inci.
Dalam latar belakang studinya, Prof. Stauber dan rekannya memaparkan bagaimana penggunaan nanopartikel meningkat pesat di berbagai bidang. Mulai dari obat-obatan dan pertanian hingga pembuatan produk perawatan pribadi dan pemrosesan makanan.
Industri makanan, misalnya, menggunakan nanopartikel sintetis untuk mencerahkan dan mewarnai makanan, mengirimkan nutrisi, dan mencegah infeksi.
Semua ini dapat masuk ke usus manusia "sebagai bagian dari makanan dan minuman berkemampuan nano," lapor penulis penelitian.
Nanopartikel menarik bukan hanya karena ukurannya yang sangat kecil, tetapi juga karena bahan penyusunnya memiliki sifat unik pada skala nano.
Dibandingkan dengan partikel yang lebih besar yang berasal dari bahan yang sama, partikel nano memiliki luas permukaan yang jauh lebih besar dibandingkan ukurannya, memiliki "gerakan Brown yang lebih besar," dan mampu melewati penghalang biologis. Hambatan ini termasuk lapisan lendir yang melapisi jaringan seperti usus.
Karena alasan ini, nasib mereka di usus manusia kemungkinan besar akan sangat berbeda dari ikan berskala besar yang berasal dari bahan yang sama.
Menurut penulis penelitian, "Oleh karena itu, penting untuk memastikan bahwa bahan makanan yang mendukung nano aman untuk aplikasi dalam makanan."
Usus manusia dan mikrobioma nya
Usus manusia, atau saluran pencernaan, mencerna sekitar 60 metrik ton makanan selama rata-rata umur. Selama ribuan tahun, usus manusia dan koloni besar mikroba yang menempatinya telah mengembangkan hubungan yang kompleks dan saling menguntungkan.
Seiring perkembangan kemitraan, mikroba usus telah memainkan peran kunci dalam kesehatan dan penyakit manusia.
Mikroorganisme usus sebagian besar terdiri dari bakteri; mereka juga termasuk jamur, virus, dan organisme bersel tunggal yang disebut protozoa.
Ilmuwan menggunakan istilah mikrobioma usus untuk merujuk pada jumlah semua genom dari triliunan mikroorganisme di usus.
3 juta gen dalam mikrobioma usus jauh melebihi jumlah 23.000 dalam genom manusia. Mereka juga menghasilkan ribuan molekul kecil yang menjalankan banyak fungsi dalam tubuh manusia.
Dengan cara ini, bakteri usus membantu mencerna makanan, memanen energi, mengontrol kekebalan, dan melindungi dari patogen.
Namun, ketidakseimbangan dalam mikrobioma usus dapat mengganggu fungsi penting ini untuk memicu penyakit atau gagal melindunginya.
Studi telah mengaitkan ketidakseimbangan dalam mikrobioma dengan penyakit kardiovaskular, alergi, kanker, obesitas, dan kondisi kejiwaan.
Semua nanopartikel mengikat bakteri usus
Prof Stauber dan koleganya membuat eksperimen di mana mereka dapat memeriksa efek dari berbagai nanopartikel sintetis.
Eksperimen ini mensimulasikan perjalanan yang mungkin dilakukan oleh berbagai partikel saat mereka melakukan perjalanan melalui bagian usus yang berbeda dan bertemu dengan berbagai bakteri.
Hasil utamanya adalah bahwa semua aditif makanan berukuran nano yang saat ini digunakan atau berpotensi di masa depan menunjukkan kemampuan untuk mengikat bakteri di dalam usus.
Nanopartikel terikat pada semua jenis bakteri, termasuk spesies "probiotik" yang dapat berkembang biak dalam produk susu seperti yogurt.
Sementara semua nanopartikel sintetis yang mereka uji melekat pada bakteri, para peneliti melihat perbedaan dalam sifat pengikatannya.
Ketika terikat pada nanopartikel, bakteri mengubah perilakunya dengan beberapa cara yang mungkin terbukti bermanfaat dan dengan cara lain yang mungkin tidak bermanfaat.
Hasil potensial yang dapat bermanfaat adalah penghambatan infeksi, misalnya oleh H. pylori. Tim membuat penemuan ini saat bereksperimen dengan nanopartikel silika dalam kultur sel.
Namun, prospek yang berpotensi mengganggu yang muncul dalam eksperimen lain adalah bahwa pengikatan pada nanopartikel dapat membuat beberapa bakteri yang tidak bersahabat kurang terlihat oleh sistem kekebalan. Hasil seperti itu dapat meningkatkan respons peradangan, misalnya.
Poin penting yang penulis buat adalah bahwa makanan juga mengandung nanopartikel alami - beberapa di antaranya dapat masuk ke makanan selama persiapan.
Tim juga menjalankan eksperimen pada nanopartikel alami dan terkejut menemukan hasil yang serupa dengan eksperimen dengan nanopartikel sintetis.
"Sangat membingungkan bahwa kami juga dapat mengisolasi nanopartikel yang terjadi secara alami dari makanan, seperti bir, yang menunjukkan efek serupa."
Prof. Roland H. Stauber
