Способы получения наночастиц цинка и возможность их применения в пищевой промышленности и медицине рассмотрела группа ученых Высшей медико-биологической школы Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) во главе с профессором Ириной Потороко, сообщает 25 июля пресс-служба вуза.

Цинк, ядовитый для организма человека в больших дозах, жизненно необходим для него в дозах микроскопических, так как его молекулы участвуют в синтезе белков, отвечая за рост и развитие костной и мышечной тканей. Он входит в состав нескольких сотен ферментов.

Доказано его антиоксидантное действие, которое рассматривается как перспективное для лечения онкозаболеваний.

В организме здорового человека сформировано «депо», содержащее от 2 до 4 граммов цинка. Разным органам человека цинк необходим в разном количестве: 60% его в организме приходится на скелетные мышцы, 30% — на кости, 5% на печень и лишь 0,1% находится в сыворотке крови.

В среднем организм мужчины должен получать в сутки около 11 мг цинка, а женщины — 8 мг для восстановления его затрат, которое происходит в процессе потребления человеком продуктов питания.

Цинк содержат: семена злаков (до 3400 мкг/100 г), мясо (до 3600 мкг/100 г), орехи (до 3000 мкг/100 г), молоко (до 445 мкг/100 г). Причем в продовольственном сырье промышленных регионов может содержаться значительно больше цинка, чем полученном с экологически чистых территорий.

Всасывание цинка в основном происходит в желудочно-кишечном тракте (двенадцатиперстном и тонком отделах кишечника). При этом важнейшей задачей является обеспечение усваиваемости организмом (биодоступности) цинка, входящего в состав продукта питания.

Дефицит цинка в организме опасен для пожилых людей, беременных и их плода, пациентов с тяжелой инфекцией. Решением проблемы дефицита может стать обогащение цинком пищевых продуктов.

Повышения биодоступности цинка можно добиться за счет применения биомодификации и, прежде всего, путем уменьшения размера его частиц, перевода их в наноразмерный ряд.

Проведя анализ открытых данных, научная группа ЮУрГУ выявила несколько возможных методов биомодификации. В том числе использование эффектов нетеплового воздействия низкочастотного ультразвука, а также заключение цинка в микрокапсулы методом распылительной сушки.

При этом важно, чтобы продукт распределялся равномерно. Этого можно добиться с помощью разработок в области нанотехнологий, применяемых в Высшей медико-биологической школе ЮУрГУ, на кафедре пищевых технологий.

В рамках исследований научной школы «Пищевой сонохимии» в ЮУрГУ разработаны технологические решения, позволяющие размещать наночастицы цинка в особую систему, создаваемую по технологии эмульсий Пикеринга, которая представляет собой особый тип эмульсии, стабилизированной твердыми частицами.

В такой эмульсии капли масла в воде будут наполнены равномерно распределенными биоактивными веществами, которые не будут разрушаться из-за наночастиц, скапливающихся на границах двух несмешивающихся сред. Эти капли вполне могут служить транспортом для цинка, отмечают ученые.

Чтобы разместить цинк в таком транспорте, предлагается использовать «зеленую», экологически безопасную технологию, использующую нетепловые эффекты ультразвука.

Ультразвуковые волны обеспечивают кавитацию — формирование в жидкости пузырьков, которые при определенных условиях могут схлопываться (эффект коллапса), цинк попадает внутрь полости пузырька, а вокруг него формируется защитная оболочка.

Есть и другие варианты решений. Одним из которых является обогащение цинком растений или животных (биофортификация), которые позже пойдут в пищу людям. Западные исследователи Д. Конкол и К. Войнаровски показали, что наночастицы цинка ускоряют рост растений и улучшают питательные качества животных продуктов — мяса, молока, яиц.

Эффективная биофортификация таким образом сможет ликвидировать дефицит цинка, от которого страдает 17–20% населения Земли.

В настоящее время ученые ЮУрГУ под руководством профессора Ирины Потороко планируют совместно с учеными из Туниса исследовать применение цинка в наноформе для преодоления у пациентов последствий лонг-ковида (постковидного синдрома), поскольку цинк является мощным иммуномодулирующим элементом.