Los investigadores de la Universidad de Binghamton creen que comprender la capacidad de las nanopartículas para influir en nuestro procesamiento metabólico puede ser integral para mediar los trastornos metabólicos y la obesidad. ambos están en aumento y se han relacionado con los alimentos procesados.

Anthony Fiumera, profesor asociado de ciencias biológicas, y Gretchen Mahler, profesor asistente de ingeniería biomédica, están colaborando en un proyecto de investigación financiado por una subvención de las áreas transdisciplinarias de excelencia (TAE) de la Universidad de Binghamton para descubrir el papel que juegan las nanopartículas ingeridas en la fisiología y función del intestino y el microbioma intestinal.

El microbioma intestinal es la población de microbios que viven dentro del intestino humano, que consta de decenas de billones de microorganismos (incluido al menos 1, 000 especies diferentes de bacterias conocidas). Nanopartículas, que a menudo se agregan a los alimentos procesados ​​para mejorar la textura y el color, se han relacionado con cambios en la función intestinal. A medida que los alimentos procesados ​​se vuelven elementos más comunes de nuestra dieta, Ha habido un aumento significativo en las concentraciones de estas partículas que se encuentran en el cuerpo humano.

Fiumera trabaja in vivo con moscas de la fruta, mientras que Mahler trabaja in vitro utilizando un modelo de cultivo de células 3-D del tracto gastrointestinal (GI) para comprender cómo la ingestión de nanopartículas influye en el procesamiento de la glucosa y el microbioma intestinal. Mediante el uso de métodos de investigación complementarios, los investigadores se han ayudado a mejorar la comprensión mutua de las nanopartículas.

Usando moscas de la fruta, Fiumera analiza los efectos de las nanopartículas en el desarrollo, fisiología y composición bioquímica, así como la comunidad microbiana en el tracto gastrointestinal de la mosca. El modelo de la mosca ofrece dos ventajas:1) se puede investigar una amplia gama de rasgos que podrían verse alterados por cambios en el metabolismo y 2) los procesos metabólicos dentro de la mosca son similares a los de los humanos. Fiumera también tiene como objetivo investigar qué genes están asociados con las respuestas a las nanopartículas, lo que, en última instancia, puede ayudarnos a comprender por qué los individuos reaccionan de manera diferente a las nanopartículas.

Para este proyecto, Mahler amplió su modelo de tracto gastrointestinal para incluir una especie bacteriana intestinal comensal y utilizó el modelo para determinar un mecanismo más detallado del papel de la exposición a nanopartículas en las bacterias intestinales y la función intestinal. Los primeros resultados han demostrado que la ingestión de nanopartículas altera la absorción de glucosa, y que la presencia de bacterias intestinales beneficiosas elimina estos efectos.

Mahler ya estaba investigando las nanopartículas cuando se acercó a Fiumera y le propuso que combinaran sus respectivas experiencias. Con la ayuda de los estudiantes de pregrado Gabriella Shull y John Fountain y el estudiante de posgrado Jonathan Richter, Fiumera y Mahler han comenzado a descubrir algunos efectos de la ingestión de nanopartículas. Dado que están usando realistas, bajas concentraciones de nanopartículas, los efectos son leves, pero eventualmente puede ser aditivo.

Conectar al cuerpo docente de distintas disciplinas para estimular el avance de nuevas ideas es el propósito de los cinco TAE de Binghamton.