Цинк – полезен ли он для нашего организма? В больших количествах вряд ли, так как в этом случае говорят о рисках загрязнения продуктов питания. Но в микродозах цинк для организма очень важен, за счет его участия в синтезе белков, доказанном антиоксидантом действии – в том числе перспективном для лечения онкозаболеваний. Дефицит цинка может быть опасен для людей пожилых, для беременных и их плода, для пациентов, переносящих тяжёлые инфекции. Обогащение пищевых продуктов цинком – одно из немногих решений проблемы дефицита цинка.
Проблемы получения наночастиц цинка, их пищевые и медицинские перспективы и заинтересовали учёных Высшей медико-биологической школы ЮУрГУ во главе с профессором Ириной Потороко. Анализ данных, представленных в открытых источниках информации, позволил научной группе оценить возможности получения фортификатов (обогатителей) нового типа.
Известно, что в организме здорового человека сформировано «депо» примерно 2 грамма цинка, при этом затраты на физиологические процессы в организме ежедневно восстанавливаются примерно на 0.1 %. В среднем организм мужчины должен получать в сутки около 11 мг цинка, а женщины – 8 мг.
Как полновесно восполнять дефицит этого металла для организма человека? Неоценимым ресурсом цинка, разумеется, являются продукты питания: семена злаков (до 3 400 мкг/100 г), мясо (до 3 600 мкг/100 г), орехи (до 3 000 мкг/100 г), молоко (до 445 мкг/100 г). При этом продовольственное сырье промышленных регионов может содержать значительно больше цинка чем из экологически чистых территорий.
Кроме того, цинк содержится в разных органах в разном количестве: 60 % его приходится на скелетные мышцы, 30 % на кости, 5 % на печень и только 0.1 % находится в сыворотке крови. Обычно всасывание цинка в основном происходит в желудочно-кишечном тракте (двенадцатиперстном и тонком отделах кишечника).
Если бы доставка цинка была целевой (таргетной) – прямиком к ожидающим его клеткам, каждому органу столько, сколько нужно!
Вместе с тем, одной из важных задач является обеспечение биодоступности (усваиваемости организмом) цинка в составе продукта питания. Для повышения биодоступности цинка в сложной пищевой системе возможно за счет применения процессов биомодификации – прежде всего путем уменьшения размера частиц, перевода в наноразмерный ряд.
Как это сделать? Например, либо использовать эффекты нетеплового действия низкочастотного ультразвука, либо заключить цинк в микрокапсулы методом распылительной сушки. Однако важно, чтобы продукт распределился равномерно.
Здесь приходят на помощь разработки в области нанотехнологий, применяемые в Высшей медико-биологической школе ЮУрГУ, на кафедре пищевых технологий. Сегодня в рамках исследований научной школы «Пищевой сонохимии», разработаны технологические решения для размещения наночастиц цинка в особую систему, созданную по технологии эмульсии Пикеринга.
Эмульсии Пикеринга известны более 100 лет. Представим себе внутри водного раствора капли масла, наполненные биоактивными веществами, которые равномерно распределены и сохраняют свои полезные свойства. Почему они не разрушаются? Поддерживать форму им помогают наночастицы, которые скапливаются на границах двух несмешивающихся сред. Вот и транспорт для цинка!
Для того чтобы разместить цинк в этом транспорте, используется «зелёная», экологически безопасная технология – нетепловые эффекты ультразвука. Ультразвуковые волны способны обеспечивать кавитацию: в жидкости формируются пузырьки, которые при определенных условиях схлопываются (эффект коллапса). В результате чего, цинк попадает внутрь полости пузырька, а вокруг него формируется защитная оболочка.
Возможны и другие варианты решений. Обогащать цинком не обязательно пищу, которую употребляет непосредственно человек. Западными исследователями (Д. Конкол, К. Войнаровски) показано, что наночастицы цинка ускоряют рост растений и улучшают питательные качества животных продуктов – мяса, молока, яиц.
Эффективная биофортификация поможет человечеству восстановить дефицит цинка – а ведь от этой проблемы страдает 17-20 % населения планеты.
Тем временем учёные из ЮУрГУ совместно с учеными из Туниса задумываются о новых перспективах. Например, о том, чтобы с помощью цинка преодолевать последствия лонг-ковида.
Дело в том, что цинк является мощным иммуномодулирующим элементом. Есть работа Е. Финци (E. Finzi), согласно которой пациенты с официально подтверждённым Covid-19 получали перорально большие дозы солей цинка (до 23 мг/сут., вдвое больше нормы), и течение их болезни улучшилось по сравнению с критическими вариантами. К сожалению, эти исследования на слишком малой выборке и потому не представительны для масштабирования.
Существуют и косвенные соображения. Одно время для лечения ковида применялся препарат хлорохин, повышающий концентрацию цинка внутри клеток. Минздрав РФ в итоге отверг его, но ведь кому-то препарат помогал… Существуют также опыты воздействия на коронавирус in-vitro.
Молодые исследователи из Челябинска под руководством профессора Ирины Потороко видят здесь широкое поле для исследований. Начав с публикации обзорной статьи в журнале Biology, они готовы, с помощью имеющего научного задела в области нанотехнологий, найти веские доказательства, новые модели, которые в итоге можно будет претворить в практику. Их работа поддержана грантом РНФ 22-26-00079.