Une étude révèle que les particules de silice réagissent chimiquement

Jun 18, 2023

Considérée comme inerte et sans danger pour la consommation par la Food and Drug Administration, il a été démontré que la silice réagit avec des biomolécules clés, dégradant potentiellement leur fonction.

Des recherches de Stanford ont révélé que la silice minérale, un additif alimentaire courant et un ingrédient cosmétique populaire, n'est pas une substance chimiquement inerte comme on l'a longtemps supposé.

Yangjie Li, chercheur postdoctoral en chimie, est l'auteur principal d'une nouvelle étude sur la réactivité de la silice, couramment utilisée dans les produits du quotidien. (Crédit image : Zhuoer Xie)

Comme décrit dans une nouvelle étude, les chercheurs ont placé des particules de silice disponibles dans le commerce dans une solution aqueuse contenant des biomolécules contenant des composés appelés thiols. Ces biomolécules contenant des thiols sont répandues dans la nature et dans le corps humain, par exemple sous la forme de glutathion, un antioxydant clé présent dans la plupart des cellules.

Lorsqu’elles sont exposées à la silice, les biomolécules thiols subissent des réactions chimiques redox. Ces réactions, dans lesquelles des électrons sont perdus, pourraient dégrader ou altérer le fonctionnement des molécules, présentant potentiellement des risques pour la santé. Par exemple, de faibles niveaux de glutathion peuvent entraîner une augmentation du stress oxydatif dans l’organisme, susceptible d’endommager toutes sortes de composants cellulaires, des membranes à l’ADN.

Les résultats soulignent la nécessité de poursuivre les recherches sur la réactivité de la silice, compte tenu notamment de son utilisation intensive dans les produits du quotidien.

"On pense que les particules de silice sont inoffensives et inertes, mais les résultats de notre étude indiquent que la silice est en réalité réactive", a déclaré Yangjie Li, chercheur postdoctoral au département de chimie de la Stanford School of Humanities and Sciences et auteur principal de l'étude. qui a été publié le 17 août dans Proceedings of the National Academy of Sciences. "Nous encourageons des recherches plus approfondies pour déterminer si l'exposition aux particules de silice peut épuiser le glutathion et d'autres composés critiques dans le corps."

"Nos résultats sonnent l'alarme quant à l'utilisation continue des particules de silice", a déclaré l'auteur principal Richard Zare, professeur Marguerite Blake Wilbur en sciences naturelles et professeur de chimie en santé et sécurité. "Bien qu'il soit trop tôt pour dire que la silice présente un risque pour la santé, la silice pose au minimum le problème potentiel de l'introduction de produits chimiques indésirables, en particulier dans les aliments."

La silice – autre nom pour les composés de silicium et d’oxygène – est un matériau incolore, inodore et insipide. Bien que la silice soit naturellement présente dans les aliments, notamment les légumes-feuilles, les fabricants ajoutent souvent de minuscules particules de silice ressemblant à du sable comme agent antiagglomérant aux soupes et aux crèmes à café, par exemple. Actuellement, la Food and Drug Administration autorise les aliments à contenir jusqu'à 2 % en poids de particules de silice.

Richard Zare, professeur Marguerite Blake Wilbur en sciences naturelles, est l'auteur principal de l'article. (Crédit image : Do Pham / Université de Stanford)

Pour les cosmétiques, y compris les produits de soins de la peau, la silice sert d'agent gonflant ou absorbant, ou d'abrasif dans les gommages. Dans le domaine des soins de santé, les particules de silice sont également largement utilisées dans l’administration de médicaments et à des fins d’imagerie médicale. Pour ces applications, les particules de silice sont fabriquées de manière à comporter de minuscules trous, ou pores, dans lesquels des produits pharmaceutiques et d'autres substances peuvent être insérés.

Compte tenu de ce champ d’application, Li et Zare ont cherché à examiner l’orthodoxie de la silice en tant que substance chimiquement inerte. Li a une expérience dans l’étude des propriétés présumées des matériaux du quotidien. Pour sa thèse de doctorat, Li a étudié comment le verre – longtemps utilisé pour stocker de manière stable les médicaments et autres matériaux importants – peut, dans certaines circonstances, agir comme un catalyseur et accélérer les réactions chimiques.

"Nous avons déjà vu que les matériaux dits inertes peuvent ne pas être réellement inertes", a déclaré Zare. "Cette histoire pourrait se répéter avec les particules de silice."

Pour l’étude, les chercheurs de Stanford ont acheté des particules de silice pure disponibles dans le commerce, vendues sous forme de poudre sèche. En collaboration avec Kurt Kolasinski, ancien chercheur diplômé de Zare et maintenant professeur de chimie physique à l'Université de West Chester, Li a ajouté de la silice à des solutions aqueuses contenant l'une des trois biomolécules contenant des thiols. Les biomolécules étudiées étaient la cystéine (un acide aminé clé), le glutathion antioxydant susmentionné et la pénicillamine (un soi-disant antagoniste des métaux lourds pour le traitement de la maladie de Wilson, une maladie qui survient lorsque trop de cuivre s'accumule dans le corps).