Nanotechnológia az elhízás és az elhízással kapcsolatos betegségek világméretű hatásainak felmérésében: az emberi egészség és a betegségek potenciális szerepe

Absztrakt

A jelenlegi világméretű adatok az elhízás és a 2-es típusú cukorbetegség járványait mutatják, az életmód és az étkezési szokások megváltoztatására irányuló folyamatos felhívásokon kívül valódi megoldásokkal. Az egészségügyi hatóságok által közölt egészségügyi üzenetek ellenére a járvány növekszik. Több embert érintenek egészségügyi következmények, amelyek általában ijesztőek, mivel több erőforrást pazarolnak el, különösen azokon a területeken, ahol hiányzik az egészségügyi ellátás és az erőforrások.

Az élelmiszeripar nanotechnológiai alkalmazásai olyan gyakorlati megközelítéseket mutatnak be, amelyek segítenek ízletesebb ételeket előállítani kevés kalóriával, funkcionális ételekkel és táplálék-kiegészítőkkel, és megváltoztathatják ételeink zsír- és cukortartalmát, és még sok más alkalmazásra van szükség. Következésképpen ez több lehetőséget kínál számos táplálkozási hiány, valamint az elhízás és a 2-es típusú cukorbetegség jobb ellenőrzésére, különösen a gyorsétteremtől függő gyermekek és fiatal felnőttek körében. Ilyen potenciál mellett az élelmiszer-termelőknek, a politikai döntéshozóknak, az egészségügyi hatóságoknak, az élelmiszer-tudósoknak és a kormányoknak együtt kell működniük és minden lehetséges erőfeszítést meg kell tenniük a nanotechnológia segítségével előállított élelmiszerek különböző területein folyó kutatások finanszírozása és támogatása érdekében.

Eddig a fogyasztók nem hajlandók elfogadni a nanotechnológiával előállított élelmiszereket, elsősorban azért, mert az ilyen termékek biztonságosságára vonatkozó információk nem elégségesek. Ezt a kérdést megfelelő kockázatértékelési módszertanokkal kell jól kezelni és kutatni. Biztosítani kell a fogyasztókat és be kell vonni őket a sok biztonságos termékkel, például a géntechnológiával módosított szervezetekkel és a besugárzott élelmiszerekkel szemben még mindig fennálló „elutasító állapot” elkerülésére. Lehetséges, hogy a fogyasztók észrevehetik, hogy vállalják a nanotechnológiai alkalmazások által jelentett potenciális kockázatokat, miközben az előnyök elsősorban másokra, például élelmiszer-feldolgozókra vagy gazdálkodókra jutnak.

A 100 µm vagy annál kisebb biológiai és nem biológiai struktúrákról kimutatták, hogy egyedi és új funkcionális jellemzőkkel rendelkeznek, amelyeket korábban nem ismertek ugyanazon anyagok esetében a normál méretarányban. Ezek a jellemzők fokozott funkcionalitásként jelentkeznek, amikor nanoanyagokat állítanak elő. A nem anyag továbbfejlesztett funkcionalitása a legfontosabb paraméter, amely felhasználható az élelmiszerek, valamint a különböző élelmiszerekhez kapcsolódó anyagok gyártásában.

A nanotechnológia felhasználásával előállított élelmiszer, beleértve a tápanyagok és kiegészítők nano-szállító rendszereit, megnövelt funkcionális jellemzőkkel, kiváló jelölt a különböző egészséggel és betegségekkel kapcsolatos kérdések kezelésére. 1,2 nanotechnológiai alapú élelmiszer, például repce aktív olaj, 3 egészséges élelmiszer-termék és élelmiszer-csomagolóanyag már elérhető a fogyasztók számára egyes országokban, és várhatóan a nanotechnológiából származó élelmiszer-termékek világszerte egyre inkább elérhetővé válnak a fogyasztók számára. 2

Az elhízást és a cukorbetegséget a szakirodalom járványként írta le. Hatalmas hatása van az érintett egyének és közösségek életére, különösen azokban a közösségekben, ahol az erőforrások korlátozottak. A járvány valódi csökkenése nélkül globális erőfeszítésekre van szükség a nanotechnológia lehetőségeinek szoros feltárásához az elhízás és a cukorbetegség kezelésében.

Ez a magyarázó cikk egy közegészségügyi szakember véleményét mutatja be a nanotechnológia segítségével előállított élelmiszerekről, valamint az elhízás és a cukorbetegség globális terheinek csökkentésére tett erőfeszítések eredményeiről.

Elhízás és cukorbetegség világszerte

Az Egészségügyi Világszervezetnek az elhízással és az elhízással kapcsolatos betegségekkel kapcsolatos adatai, amelyek testtömeg-indexként (BMI) tükröződnek, szörnyűek. A BMI kategóriái és a megfelelő zárójelben lévő értékek a következők: alsúly (30).

Asztal 1 mutatja az egyes országok népességének átlagos BMI-jét, amint azt az Egészségügyi Világszervezet honlapjának honlapja szemlélteti.

Asztal 1

Egyes országok lakosságának átlagos testtömeg-indexe, az Egészségügyi Világszervezet honlapján bemutatva

OrszágBMI (kg/ht m 2)

USA	33.90
Egyesült Arab Emírségek	33.74
Egyesült Királyság és Észak-Írország	22.7
Szaúd-Arábiai Királyság	35.6
Amerikai Szamoa	74.6
Bahrein	28.86
Kanada	23.1
Egyiptom	30.3
Görögország	22.5
Kuvait	28.75
Mexikó	23.60
Málta	20.70
Panama	34.74

Az ebben a táblázatban bemutatott ábrák példák az elhízás terjedésére világszerte. Az elhízás a cukorbetegség egyik fő tényezője, amely veszélyezteti az emberi egészséget és jólétet. Az elhízás következményei közé tartozik az olyan betegségek végtelen listája, amelyek kábítószer-függőségre késztetik az embereket, az erőforrások elvesztése, valamint a naponta előrehaladó és súlyosbodó helyzetek. Néhány országban felsorolt országokban Asztal 1 , az elhízottak száma az ország népességének több mint egyharmadát teszi ki, és számuk folyamatosan növekszik. Néhány évente több ország számol be az elhízás járványáról. Ez a helyzet sürgős terveket és stratégiákat igényel. A lakosság életmódjának megváltoztatására irányuló felhívások alig hoznak változást, különösen a gyermekek és a fiatal felnőttek körében. A Diabetes Föderáció becslése szerint az elhízott személyek száma 2025-re 333 millióra nő. A növekedés visszaszorítására irányuló intézkedés nélkül a becslések szerint a cukorbetegségre fordított összes közvetlen egészségügyi kiadás világszerte 213 és 396 milliárd nemzetközi dollár lesz 2025-ben. Ez azt jelentené, hogy a világ egészségügyi költségvetésének 2025-ben a cukorbetegség ellátására fordított aránya 7 és 13% között lesz. 4

Élelmiszer-előállítási technológia: Az elhízás és a cukorbetegség csökkentésének hiányzó szerepei

A nanotechnológia lehetséges szerepei az elhízás és a cukorbetegség csökkentésében

A lehetséges alkalmazásokkal és az élelmiszeriparban igen nagy potenciállal bíró nanotechnológia megjelenése az első valódi megközelítés, amelyet különböző dimenziókból kell tanulmányozni az elhízás és a 2-es típusú cukorbetegség növekvő járványának megoldása érdekében. A súlygyarapodás és az elhízás megelőzését célzó közegészségügyi stratégiák valószínűleg költséghatékonyabbak, mint az olyan következmények kezelése, mint a cukorbetegség. A nanotechnológiával előállított élelmiszerek hatékony közegészségügyi eszközként használhatók az alacsony kalóriatartalmú ételek biztosításához, és ezáltal fontos szerepet játszanak az elhízás és a cukorbetegség kezelésében.

Az élelmiszerek kalóriájának csökkentése mellett egy másik nano-megközelítést javasolt az elhízás elleni küzdelemben Kim a Nemzetközi Nanofood Kutató Társaságnál, Szöulban, Dél-Koreában. 7 Ennek a megközelítésnek az az összefoglalása, hogy az emberek teltnek érezzék magukat a túlevés előtt, késleltetve az emulzió lebomlását, amíg el nem éri az ileumot, ahol beindítja az „ileális fékezést”, azt a mechanizmust, amely az embert jól érzi. A nanobioszenzorok területe mélyreható hatást gyakorolhat az elhízás és az energiaegyensúly kérdéseire is. Az ilyen érzékelők gyakran alkalmazzák a felületi tulajdonságok nanomanipulációját, hogy aktív elemeiket érzékennyé tegyék specifikus molekulák vagy sejtek jelenlétére. Az élő anyag, például sejtek vagy biomolekulák, például fehérjék és enzimek, valamint a szenzorreceptorok nem élő anyagai közötti interfész megértése és kezelése in situ érzékelők kifejlesztéséhez vezethet a tápanyag- vagy anyagcsere-állapotot létrehozó markerek megfigyeléséhez. Az ilyen típusú szenzorok szervi szinten is alkalmazhatók az in vivo monitorozás és talán az idegstimuláció biztosítására az elhízási alkalmazások néhány ellenőrzött visszacsatolási hurokjában. 8.

A nanotechnológiával előállított élelmiszerekkel kapcsolatos eddigi ismereteink arról tájékoztatnak, hogy az élelmiszer-ipari termékek főbb jellemzői javulnak. A termékek funkcionálisabbak a fő felületi jellemzőik tekintetében. Az édesítőszerek édesebbek, a krémek krémesebbek, a peszticidek pedig hatásosabbak a toxicitásukban a megcélzott populációval szemben, és természetesen jóval kevesebb dózissal. Az ilyen jellemzők funkcionális téglaegységei és összetétele a nanotechnológia, valamint a ma elérhető más tudományos módszerek segítségével választható ki és javítható. A végterméket kémiailag és funkcionálisan meghatározzák. A főbb jellemzők javítása azt jelenti, hogy a specifikus hatás eléréséhez szükséges mennyiség jelentősen csökken. A végletekig egy hordó üdítőt meg lehet édesíteni egy kanál cukorral, vagy a kétszeres erősségű finom fagylaltos turmix nem tartalmaz kalóriát, de mégis hagyományos íze és íze van.

Élelmiszer nanorészecskék: valóban új? Valóban kockázatos?

A nano léptékű étel nem új keletű az emberi test számára. Az élelmiszer- és nem élelmiszer nanorészecskék különböző portokon keresztül jutnak be testünkbe: 9 orr, szem, száj és bőr. Az ételek, miután lebontották és megemésztették, felszívódnak a tápcsatorna különböző szintjein, molekuláris skála méretben, és természetesen szubmolekuláris és nano méretben kerülnek a különböző sejtekbe. Megjegyezték, hogy egyértelmű különbség van a természetesen előforduló nanorészecskék és az ember által készített nanorészecskék között. A természetben előforduló nanorészecskék rövid életűek, és erős hajlamot mutatnak az agglomerációra, vagyis nagyobb részecskéket képeznek - nanorészecskékről mikrorészecskékre váltakozva, és különböző tulajdonságokra tesznek szert. 10 A normál dinamikus sejt- és szövetfolyadékokban azonban az imént leírt agglomerációs folyamat nem mindig valósul meg. Ez azt jelenti, hogy a nano-részecskék, akár természetesek, akár mesterségesek, folytatódnak a testben, vagy vizelettel vagy verejtékkel ürülnek, vagy akár a makrofágok eltávolítják őket, vagy biológiai anyagként használják a különböző szervek számára a normális testfolyamatokhoz és funkciókhoz. Nyilvánvaló, hogy további kutatásokra van szükség a különböző élelmiszerrészecskék (a méretüktől függetlenül) pontos folyamatainak és viselkedésének megismeréséhez a különböző sejtekben.

Néhány országban a fogyasztók számára már elérhetőek a nanotechnológián alapuló élelmiszer- és egészséges élelmiszerek, valamint az élelmiszer-csomagolóanyagok, és további termékek és alkalmazások jelenleg a kutatás és fejlesztés szakaszában vannak. Ez vonatkozik az élelmiszerekkel érintkező felületekre, a csomagolóanyagokra, a 2 kozmetikumra, a gyógyszeriparra és a hűtőszekrényekre is, amelyek ezüst nanorészecskéket használnak az ételtartás minőségének javítása érdekében. Az ezüst antibakteriális tulajdonságokkal rendelkezik 11, és nanométeres mérettartományban erős antibakteriális szer. Ezekkel a termékekkel kapcsolatban nem jelentettek toxicitást vagy mellékhatásokat.

A nanotechnológiával előállított élelmiszerek elfogadását illetően a svájci postai felmérés eredményei, amelyek a laikusok (N = 337) 19 nanotechnológiai alkalmazásról alkotott véleményét vizsgálták, azt mutatták, hogy az élelmiszerekben rejlő természetesség és a bizalom jelentős tényezők voltak, amelyek befolyásolták a vélt kockázatot és a a nanotechnológiai élelmiszerek és a nanotechnológiai élelmiszerek csomagolásának vélt haszna. 12 Biztosítani kell a fogyasztókat és be kell vonni őket a sok biztonságos termékkel, például a géntechnológiával módosított szervezetekkel és a besugárzott élelmiszerekkel szemben még mindig fennálló „elutasító állapot” elkerülésére. Lehetséges, hogy a fogyasztók észrevehetik, hogy vállalják a nanotechnológiai alkalmazások által jelentett potenciális kockázatokat, miközben az előnyök elsősorban másokra, például az élelmiszer-feldolgozókra vagy a mezőgazdasági termelőkre jutnak. 13.

Az élelmiszeripar és a mezőgazdaság jelenlegi és tervezett nanotechnológiai alkalmazásainak listája 2 jelzi, hogy meddig terjedhet ez a technológia. De a kockázat felmérését az érvényes kérdések kezelése érdekében ilyen módon kell folytatni. Ehhez egyértelműen szükség van olyan módszerek vagy modellek kidolgozására, amelyekkel mérhető a különböző nanorészecskék (akár természetes, akár ember alkotta) eltarthatósága és sorsa a szövetekben és sejtekben. Az ilyen tanulmányokat különféle mega élelmiszer-csoportoknak, iparoknak és kormányoknak is ösztönözniük és finanszírozniuk kell. Példák e tanulmányok várható eredményeire: jobb életminőség a fogyasztók számára, biztonságos és jobb ételek íze, kevesebb orvosi kiadás az étrenddel összefüggő betegségekre vonatkozóan, nagyobb profit az ipar számára, hatékonyabb funkcionális ételek, hatékony gyógyszerek jóval kevesebb adaggal és még sok más egészséges közösségek.

Következtetés

Az elhízás és a cukorbetegség tekintetében - valamint a zsír és a cukor csábító ízeivel - különösen a gyermekek, serdülők és fiatal felnőttek körében a nanotechnológia fontos szerepet játszhat a zsírokban és cukorokban csökkentett kalóriatartalmú élelmiszerek előállításában. Ilyen termékek már kaphatók, például fagylalt és csokoládé.

A globális adatok azt mutatják, hogy a jelenleg alkalmazott erőfeszítések és gyakorlatok ellenére az elhízás és a 14–18-as cukorbetegség járvány növekszik. Ennek a ténynek további tudósokat, közegészségügyi szakembereket, egészségügyi személyzetet, kutatókat és fogyasztókat kell arra ösztönöznie, hogy alaposan vizsgálják meg a nanotechnológia által előállított élelmiszerekben rejlő lehetőségeket az elhízás és a cukorbetegség kezelésében.