Uno studio rileva che le particelle di silice reagiscono chimicamente

Jun 18, 2023

Considerata inerte e sicura per il consumo dalla Food and Drug Administration, la silice ha dimostrato di reagire con biomolecole chiave, degradandone potenzialmente la funzione.

Una ricerca di Stanford ha rivelato che il minerale silice, un comune additivo alimentare e un popolare ingrediente cosmetico, non è una sostanza chimicamente inerte come si è a lungo supposto.

Yangjie Li, studioso post-dottorato in chimica, è l'autore principale di un nuovo studio sulla reattività della silice, comunemente usata nei prodotti di uso quotidiano. (Credito immagine: Zhuoer Xie)

Come descritto in un nuovo studio, i ricercatori hanno posto le particelle di silice disponibili in commercio in una soluzione acquosa con biomolecole che contengono composti chiamati tioli. Queste biomolecole contenenti tioli sono diffuse in natura e nel corpo umano, ad esempio sotto forma di glutatione, un antiossidante chiave presente nella maggior parte delle cellule.

Quando esposte alla silice, le biomolecole tioliche subivano reazioni chimiche redox. Queste reazioni, in cui si perdono elettroni, potrebbero degradare o alterare la funzione delle molecole, ponendo potenzialmente rischi per la salute. Ad esempio, bassi livelli di glutatione possono portare ad un aumento dello stress ossidativo nel corpo che può danneggiare tutti i tipi di componenti cellulari, dalle membrane al DNA.

I risultati evidenziano la necessità di ulteriori ricerche sulla reattività della silice, soprattutto dato il suo ampio utilizzo nei prodotti di uso quotidiano.

"Si ritiene che le particelle di silice siano benigne e inerti, ma i risultati del nostro studio indicano che la silice è in realtà reattiva", ha affermato Yangjie Li, studioso post-dottorato presso il Dipartimento di Chimica della Stanford School of Humanities and Sciences e autore principale dello studio, pubblicato il 17 agosto negli Atti della National Academy of Sciences. “Incoraggiamo ulteriori indagini per verificare se l’esposizione alle particelle di silice può ridurre il glutatione e altri composti critici nel corpo”.

"I nostri risultati suonano un allarme per l'uso continuato di particelle di silice", ha affermato l'autore senior Richard Zare, professore di scienze naturali Marguerite Blake Wilbur e professore di chimica in H&S. “Sebbene sia troppo presto per dire che la silice sia un rischio per la salute, come minimo pone il potenziale problema di introdurre sostanze chimiche indesiderate, in particolare negli alimenti”.

La silice – un altro nome per i composti di silicio e ossigeno – è un materiale incolore, inodore e insapore. Sebbene la silice sia presente naturalmente negli alimenti, comprese le verdure a foglia verde, i produttori spesso aggiungono minuscole particelle di silice simili a sabbia come agente antiagglomerante nelle zuppe e nelle creme per il caffè, ad esempio. Attualmente, la Food and Drug Administration consente agli alimenti di contenere fino al 2% in peso di particelle di silice.

Richard Zare, professore di scienze naturali di Marguerite Blake Wilbur, è l'autore senior dell'articolo. (Credito immagine: Do Pham / Stanford University)

Per i cosmetici, compresi i prodotti per la cura della pelle, la silice funge da agente volumizzante o assorbente o da abrasivo negli scrub. Nel settore sanitario, le particelle di silice hanno trovato un utilizzo significativo anche nella somministrazione di farmaci e per scopi di imaging medico. Per queste applicazioni, le particelle di silice vengono prodotte in modo da avere minuscoli fori, o pori, nei quali possono essere inseriti prodotti farmaceutici e altre sostanze.

Dato questo ambito di applicazioni, Li e Zare hanno cercato di esaminare l’ortodossia della silice come sostanza chimicamente inerte. Li ha esperienza nello studio delle presunte proprietà dei materiali di uso quotidiano. Per il suo lavoro di tesi di dottorato, Li ha studiato come il vetro – a lungo utilizzato per conservare stabilmente medicinali e altri materiali importanti – può, in determinate circostanze, agire da catalizzatore e accelerare le reazioni chimiche.

"Abbiamo già visto che i cosiddetti materiali inerti potrebbero non essere realmente inerti", ha affermato Zare. “Questa storia potrebbe ripetersi con le particelle di silice”.

Per lo studio, i ricercatori di Stanford hanno acquistato particelle di silice pura disponibili in commercio, vendute come polvere secca. Lavorando con Kurt Kolasinski, ex studioso laureato di Zare e ora professore di chimica fisica alla West Chester University, Li ha aggiunto silice a soluzioni acquose contenenti una delle tre biomolecole contenenti tioli. Le biomolecole studiate erano la cisteina (un amminoacido chiave), il già citato glutatione antiossidante e la penicillamina (un cosiddetto antagonista dei metalli pesanti per il trattamento della malattia di Wilson, una condizione che si verifica quando si accumula troppo rame nel corpo).