Чи може нановолокно допомогти боротися з епідемією ожиріння?

13 липня 2018 р. - Ви не відчуєте його запаху. Ви не скуштуєте. І ви точно цього не побачите. Але наноцелюлозний матеріал, отриманий із цілком природних речовин, потенційно може стати харчовою добавкою, яка зменшує травлення та засвоєння жиру та сприяє зниженню ваги.

Целюлоза - один із найпоширеніших біополімерів у природі, який міститься у всьому - від бавовни до овочів. Дослідники з Гарварду Т.Х. Школа громадського здоров’я Чан нещодавно виявила, що коли целюлоза перетворюється на «волокна, схожі на спагетті», діаметр яких становить лише 50 нанометрів - набагато тонше людського волосся - вони мають надзвичайну здатність зупиняти засвоєння жиру. У новому дослідженні, опублікованому в ACS Nano, щури, яких годували густими вершками, що містять наноцелюлозу, поглинали на 36% менше жиру, ніж щури, яких годували звичайними жирними вершками. Подібні експерименти, проведені в модельованому шлунково-кишковому тракті, дали ще більш драматичні результати: наноцелюлоза скоротила всмоктування жиру на 48%.

"Це все одно, що мати свій пиріг і теж його з'їсти", - сказав Філіп Демокріту, старший автор дослідження та директор Шкільного центру нанотехнологій та нанотоксикології. Що найбільше хвилює Демокріту у дослідженні, це не обов’язково стримування поглинання жиру, а те, що це було зроблено за допомогою нанорозмірного матеріалу, виготовленого з натуральних деревних волокон та спроектованого із застосуванням суто механічних засобів. "Хімічних речовин немає", - сказав він. «Я вірю, що нам слід більше вчитися у природи і використовувати більше натхненних природою та похідних матеріалів. Там 4 мільярди років безкоштовних досліджень та розробок, і натомість ми завжди дивимось на хімікати ".

Кілька років тому команда Демокріту разом із колегами з Технологічного університету Наньян у Сінгапурі почала досліджувати, як целюлоза поводиться в кишечнику, коли її відновлюють до наномасштабу.

Їх початковий фокус був на вивченні способів взаємодії наноцелюлози з біомолекулами в кишечнику та чи несе вона токсикологічних ризиків. Щоб з’ясувати це, вони почали запускати наноцелюлозу, змішану з різними продуктами харчування, через імітаційну систему шлунково-кишкового тракту (ШКТ), яку вони побудували в лабораторії. У більшості випадків, коли тригліцериди - основні складові їстівних жирів - розщеплюються в тонкому кишечнику за допомогою травних ферментів, вони виділяють вільні жирні кислоти та моноацилгліцерин, які потім можуть засвоюватися кишечником. Але коли зразки їжі, що містять наноцелюлозу, потрапляли в тонкий кишечник, дослідники помітили, що рівень рН залишався відносно постійним, що є ознакою того, що виділяється менше жирних кислот. "Це було свідченням того, що жирові кулі не перетравлюються", - сказав Демокріту.

Це випадкове відкриття стало лампочкою для Демокрітоу та його команди. Незабаром вони змішували невелику кількість наноцелюлози з жирними вершками, майонезом, кокосовою олією та кукурудзяною олією і піддавали клітини кишечнику продуктам, а потім переходили до годівлі щурів. Результати варіювали залежно від типу жиру, але у всіх випадках травлення жиру сповільнювалось і значно зменшувалось. Щодо того, чому саме так, дослідження показало, що наноцелюлоза перешкоджає дії ліпази та жовчних солей, які наш організм використовує для перетравлення жирів.

Поки ще на початкових стадіях своїх досліджень, вчені заявили, що первинні висновки свідчать про те, що наноцелюлоза та інші біополімери, отримані від природи, обіцяють як добавки, які можуть відкрити новий клас функціональних продуктів харчування або продуктів, які покращуються для забезпечення певного здоров'я переваги. Більше того, наноцелюлоза може виявитися корисною в боротьбі з епідемією ожиріння, сказав Глен ДеЛойд, науковий співробітник Департаменту охорони навколишнього середовища та перший автор статті ACS Nano. “Ожиріння є проблемою у всьому світі та величезним викликом для медичної спільноти. Ми сподіваємось, що наноцелюлоза може стати додатковим інструментом для дієти та фізичних вправ », - сказав він.

Універсальність наноцелюлози така, що її можна змішувати безпосередньо в їжу з високим вмістом жиру, зазначає DeLoid, або інкапсулювати як добавку, яку користувачі приймають перед жирною їжею. До цього, однак, група продовжить досліджувати токсикологічний профіль наноцелюлози, щоб забезпечити її безпеку. Одним з переваг на цьому напрямку є те, що звичайна целюлоза вже широко використовується в продуктах харчування і класифікується Управлінням з контролю за продуктами та ліками як матеріал GRAS або загальновизнаним як безпечний.

Демокріту та його колеги сподіваються, що їх наноцелюлоза така ж нешкідлива, як і її більший аналог. "Я оптимістичний, що ніякої токсичності, пов'язаної з наноцелюлозою, не буде", - говорить він. "Врешті-решт, це природна мудрість".

Інші співавтори дослідження включають Ікйота Сінгха Сохаля, Лауру Р. Лоренте, Рамона М. Моліну, Георгіоса Пірджотакіса, Ана Стеванович, Руоджі Чжана, Девіда Джуліана Макклементса, Ніколаса К. Гайтнера, Дугласа В. Бусфілда, Кі Вуї Нга, Сая Chye Joachim Loo, David C. Bell та Joseph Brain.

фото: Центр нанотехнологій та нанотоксикології