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Fate, uptake and gut toxicity of two colloidal silver products in mice: how micro X-ray fluorescence, micro X-ray absorption spectroscopy and near-infrared spectroscopy provide new insights in food nanotoxicology

Authors :
Kevin Gillois
Camille Rivard
Cecile Levasseur-Garcia
Valerie Bezirard
Helene Terrisse
Renaud Leonard
Catherine Robbe-Masselot
Emmanuelle Maguin
Mathias L. Richard
Vassilia Theodorou
Marie-Helene Ropers
Muriel Mercier-Bonin
Herve Robert
ToxAlim (ToxAlim)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT)
Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INP - PURPAN)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Département Aliments, produits biosourcés et déchets - INRAE (TRANSFORM)
Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Chimie Agro-Industrielle (CAI)
Ecole nationale supérieure des ingénieurs en arts chimiques et technologiques (ENSIACET)
Institut des Matériaux Jean Rouxel (IMN)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Nantes université - UFR des Sciences et des Techniques (Nantes univ - UFR ST)
Nantes Université - pôle Sciences et technologie
Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université - pôle Sciences et technologie
Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université - Ecole Polytechnique de l'Université de Nantes (Nantes Univ - EPUN)
Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)
Unité de Glycobiologie Structurale et Fonctionnelle - UMR 8576 (UGSF)
Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
MICrobiologie de l'ALImentation au Service de la Santé (MICALIS)
AgroParisTech-Université Paris-Saclay-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Paris Center for Microbiome Medicine (FHU PaCeMM)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Neuro-Gastroentérologie & Nutrition (ToxAlim-NGN)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Unité de recherche sur les Biopolymères, Interactions Assemblages (BIA)
This work was supported by INRAE (TRANSFORM/MICA/AlimH inter-division 2018 call, NanoStress project).
Source :
Environmental science‎.Nano, Environmental science‎.Nano, 2023, 10 (3), pp.909-921. ⟨10.1039/d2en01135b⟩
Publication Year :
2023
Publisher :
HAL CCSD, 2023.

Abstract

International audience; Silver biodistribution and gut toxicity of two commercially available colloidal silver products, Mesosilver™ and AgC, were evaluated in male mice. AgC is composed solely of ionic silver (Ag+) while Mesosilver™ contains a mix of silver nanoparticles (AgNPs) and Ag+ ions. After high-dose (approximately 3 mg per kg body weight (bw) per day) sub-chronic exposure, silver accumulation was close for Mesosilver™ and AgC. The combination of micro X-ray fluorescence and micro X-ray absorption spectroscopy showed that metallic AgNPs and Ag+ ions initially contained in Mesosilver™ were subjected to physicochemical modifications during their fate in the gut. In the colon, most Ag atoms were oxidized and dissolved to form Ag complexes with thiol groups (-SH) of proteins and/or peptides. Sub-chronic exposure at lower dose (150 μg per kg bw per day) led to a moderate impact on the gut barrier for both colloidal silver products. An increase in colonic LCN-2 was observed only after AgC exposure. For gut microbiota at the genus level, exposure to Mesosilver™ led to a decrease in Ruminococcus and Anaerosporobacter, while Intestinimonas increased. Exposure to AgC resulted in an increase in Clostridium sp. ASF356 and Tyzzerella, while the relative abundance of Anaerosporobacter decreased. In addition, the Saccharomycetes fungal population increased. Near-infrared spectroscopy was able to satisfactorily discriminate the Mesosilver™-vs. AgC-exposed mice for both exposure doses. This study highlights the applicability of biophysics-based methodologies for providing novel insights into colloidal silver uptake, fate and toxicological effects after oral exposure

Details

Language :
English
ISSN :
20518153
Database :
OpenAIRE
Journal :
Environmental science‎.Nano, Environmental science‎.Nano, 2023, 10 (3), pp.909-921. ⟨10.1039/d2en01135b⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....20ad1855d9ecb78896f388c888cc6ef0
Full Text :
https://doi.org/10.1039/d2en01135b⟩