Çubuk benzeri titanyum dioksit ve pedot kaplı çubuk benzeri titanyum dioksit nanopartiküllerinin genotoksik etkileri

Abstract

Nanoteknolojide oldukça yaygın olarak kullanılan nanopartiküller (NP'ler), sahip oldukları boyutları (<100 nm) sayesinde termal ve kimyasal dayanıklılık, yüksek gerilim direnci, opaklık ve saydamlık gibi birçok olağandışı özellikler ve işlevsellikler kazanmaktadır. Yapılan çalışmalarda NP'lerin kazandığı bu avantajların canlılar ve ekosistem üzerinde dezavantajlara neden olabileceği belirlenmiştir. Bu çalışmanın amacı, nanoteknolojide sıkça kullanılan metal oksitlerden çubuk benzeri TiO2 nanopartikülünün (TiO2-ÇNP), poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (Pedot-Pd) kaplı çubuk benzeri TiO2 NP'ünün (Ç/Pd TiO2-NP) ve kaplama maddesi olan Pedot polimerinin genotoksik etkilerini araştırmaktır. Bunun için, insan periferal lenfositleri, TiO2-ÇNP ve Ç/Pd TiO2-NP'ünün 50, 100, 250 ve 500 μg/mL'lik konsantrasyonları ile, Pd polimerinin ise 5, 10, 25, ve 50 μg/mL'lik konsantrasyonları ile 24 ve 48 saat muamele edilmiştir. Bu partiküllerin etkileri, kromozom anormallikleri (KA), kardeş kromatid değişimi (KKD) ve mikronükleus (MN) testleri ile analiz edilmiştir. Ayrıca bu üç NP'ün mitotik indeks (Mİ), replikasyon indeksi (Rİ) ve nükleer bölünme indeksi (NBİ) üzerindeki etkileri de incelenmiştir. TiO2-ÇNP'leri, kromozom anormallikleri açısından en etkili partiküldür (48 saatlik uygulamada tüm dozlar anlamlı). Ç/Pd ve pedot NP'leri benzer ve çok daha düşük etkilidir. KKD frekansı, TiO2-ÇNP'lerinin 24 saatlik uygulamasında tüm konsantrasyonlarda artış (100 μg/mL hariç), Ç/Pd TiO2-NP'ünde ise azalma göstermiştir. Pd NP'ünün 24 saatlik uygulamasında en düşük ve en yüksek konsantrasyonlar KKD frekansında artışa neden olmuştur. Mikronükleus testinde, Pd NP'ünün 5 ve 25 μg/mL'lik konsantrasyonlarında bir artış olduğu, bunlardan sadece 25 μg/mL'nin anlamlı olduğu belirlenmiştir. TiO2-ÇNP ve Ç/Pd TiO2 NP'leri, Mİ'te tüm konsantrasyonlarda düşüşe sebep olmuştur. Bu düşüşler, her iki NP için de 24 saatlik uygulamada en düşük konsantrasyonda, 48 saatlik uygulamada ise tüm konsantrasyonlarda (Ç/Pd TiO2 için 50 ve 250 μg/mL hariç) anlamlıdır. Pd NP'ü 48 saatlik uygulamada, sadece 25 μg/mL'de mitotik indekste anlamlı düşüş oluşturmuştur. Bu azalışlar Pd NP'ünde mitotik indekste 48 saatlik uygulamada, sadece 25 μg/mL'de anlamlı düzeydedir. Replikasyon ve nükleer bölünme indekslerinde herhangi bir değişiklik gözlenmemiştir. Bütün bu sonuçlar, her üç nanopartikülün zayıf sitotoksik, klastogenik/anöjenik ve mutajenik olduğunu ancak nanopartiküllerin genotoksik etkisi konusunda daha detaylı araştırmalar yapılması gerektiğini göstermektedir.

Nanoparticles, which are widely used in nanotechnology, have gained many unusual features and functionalities such as thermal and chemical resistance, high voltage resistance, opacity and transparency due to their size (<100 nm). Despite their advantages, nanoparticles have been determined to cause some disadvantages on living organisms and ecosystems. The aim of this study is to investigate the genotoxic effects of Rod like TiO2 nanoparticles (TiO2-ÇNP), one of the most widely used metal oxide NPs, poly (3,4-ethylenedioxythiophene (Pedot) coated Rod TiO2 NPs (Ç/Pd TiO2-NP) and coating polimer Pedot. Human lymphocytes were treated with 50, 100, 250 and 500 μ/mL concentrations of TiO2-ÇNPs and Ç/Pd TiO2-NPs, and 5, 10, 25, and 50 μg/mL concentrations of pedot polymer for 24 h and 48 h. Effects of all these nanoparticles were investigated using chromosome aberrations (CA), sister chromatid exchange (SCE) and micronucleus (MN) tests. In addition, effects of these nanoparticles on mitotic index (MI), replication index (RI) and nuclear division index (NBI) were also determined. TiO2-ÇNPs was the most effective particle in the induction of CAs (significant at all the concentrations at 48 h and, 2 concentrations at 24 h). R/Pd TiO2-NPs and pedot NPs have similar and very low effect on CAs. TiO2-ÇNPs increased the number of SCEs (except 100 μg/mL) whereas Ç/Pd TiO2-NPs decreased the number of SCEs. Pd NPs increased the number of SCEs at the lowest and the highest concentrations. In MN assay, only 5 ve 25 μg/mL concentrations of Pd nanoparticles increased the frequency of MN. Among them, only 25 μg/mL was significant. MI decreased at all the concentrations of TiO2-ÇNPs and Ç/Pd TiO2 NPs. However, this decrease was significant at the lowest concentration at 24 h for both NPs, and at all the concentrations (except 50 ve 250 μg/mL for Ç/Pd TiO2 NP) at 48 h. Pd NPs significantly decreased MI at only 25 μg/ml at 48 h. Replication and nuclear division indexes were affected by neither of these nanoparticles. All these results show that all of the three nanoparticles had low cytotoxic, clastogenic/aneugenic and mutagenic effects therefore some more studies should be carried out on the genotoxic effects of NPs.