Estudo descobre que partículas de sílica reagem quimicamente

Jun 18, 2023

Considerada inerte e segura para consumo pela Food and Drug Administration, a sílica demonstrou reagir com biomoléculas essenciais, degradando potencialmente a sua função.

A pesquisa de Stanford revelou que a sílica mineral, um aditivo alimentar comum e ingrediente cosmético popular, não é uma substância quimicamente inerte como há muito se supõe.

Yangjie Li, pós-doutorado em química, é o autor principal de um novo estudo sobre a reatividade da sílica, que é comumente usada em produtos de uso diário. (Crédito da imagem: Zhuoer Xie)

Conforme descrito em um novo estudo, os pesquisadores colocaram partículas de sílica disponíveis comercialmente em uma solução aquosa com biomoléculas que contêm compostos chamados tióis. Estas biomoléculas contendo tiol estão difundidas na natureza e no corpo humano, por exemplo, na forma de glutationa, um antioxidante chave encontrado na maioria das células.

Quando expostas à sílica, as biomoléculas de tiol sofreram reações químicas redox. Estas reações, nas quais se perdem eletrões, podem degradar ou alterar a função das moléculas, podendo representar riscos para a saúde. Por exemplo, baixos níveis de glutationa podem levar ao aumento do estresse oxidativo no corpo, que pode danificar todos os tipos de componentes celulares, desde as membranas até o DNA.

As descobertas destacam a necessidade de mais pesquisas sobre a reatividade da sílica, especialmente devido ao seu uso extensivo em produtos de uso diário.

“Acredita-se que as partículas de sílica sejam benignas e inertes, mas os resultados do nosso estudo indicam que a sílica é realmente reativa”, disse Yangjie Li, pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Química da Escola de Humanidades e Ciências de Stanford e principal autor do estudo. publicado em 17 de agosto em Proceedings of the National Academy of Sciences. “Encorajamos uma investigação mais aprofundada sobre se a exposição às partículas de sílica pode esgotar a glutationa e outros compostos críticos no corpo.”

“Nossas descobertas soam um alarme para o uso contínuo de partículas de sílica”, disse o autor sênior Richard Zare, professor Marguerite Blake Wilbur em Ciências Naturais e professor de química em S&S. “Embora seja muito cedo para dizer que a sílica é um risco para a saúde, no mínimo a sílica representa o problema potencial de introdução de produtos químicos indesejados, especialmente nos alimentos.”

A sílica – outro nome para compostos de silício e oxigênio – é um material incolor, inodoro e insípido. Embora a sílica ocorra naturalmente em alimentos, incluindo folhas verdes, os fabricantes costumam adicionar pequenas partículas de sílica semelhantes a areia como agente antiaglomerante em sopas e cremes de café, por exemplo. Atualmente, a Food and Drug Administration permite que os alimentos contenham até 2% em peso de partículas de sílica.

Richard Zare, professor Marguerite Blake Wilbur em Ciências Naturais, é o autor sênior do artigo. (Crédito da imagem: Do Pham/Universidade de Stanford)

Para cosméticos, incluindo produtos para a pele, a sílica serve como agente de volume ou absorção, ou como abrasivo em esfoliantes. Na área da saúde, as partículas de sílica também encontraram uso significativo na administração de medicamentos e para fins de imagens médicas. Para essas aplicações, as partículas de sílica são fabricadas com pequenos orifícios, ou poros, nos quais produtos farmacêuticos e outras substâncias podem ser inseridos.

Dado este âmbito de aplicações, Li e Zare procuraram examinar a ortodoxia da sílica como uma substância quimicamente inerte. Li tem experiência em investigar propriedades presumidas de materiais do dia a dia. Para o seu trabalho de tese de doutoramento, Li investigou como o vidro – há muito utilizado para armazenar de forma estável medicamentos e outros materiais importantes – pode, em certas circunstâncias, actuar como catalisador e acelerar reacções químicas.

“Já vimos antes que os chamados materiais inertes podem não ser realmente inertes”, disse Zare. “Essa história pode estar se repetindo com partículas de sílica.”

Para o estudo, os pesquisadores de Stanford adquiriram partículas de sílica pura disponíveis comercialmente, vendidas como pó seco. Trabalhando com Kurt Kolasinski, ex-aluno de Zare e agora professor de físico-química na West Chester University, Li adicionou sílica a soluções aquosas contendo uma das três biomoléculas contendo tiol. As biomoléculas estudadas foram a cisteína (um aminoácido chave), o já mencionado antioxidante glutationa e a penicilamina (um chamado antagonista de metais pesados ​​para o tratamento da doença de Wilson, uma condição que ocorre quando muito cobre se acumula no corpo).