Bazı nanopartiküllerin (SiO2, CuO, Fe2O3) in vıtro periferal insan lenfositlerinde genotoksik etkileri
Genotoxic effects of some nanoparticles (SiO2, CuO, Fe2O3) in human peripheral lymphocytes in vitro
Yazar: YASEMİN SAYGILI
Danışman: PROF. DR. FATMA ÜNAL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Bu çalışmada silika oksit (SiO2), bakır oksit (CuO) ve demir oksit (Fe2O3) nanopartiküllerinin (NP) insan lenfositlerinde in vitro genotoksik etkileri incelenmiştir. Öncelikle NP'lerin fiziksel ve kimyasal özellikleri geçirimli elektron mikroskobu (TEM), dinamik ışık saçılımı (DLS) ve zeta potansiyeli kullanılarak analiz edilmiştir. SiO2, CuO ve Fe2O3 NP'lerinin TEM'deki ortalama boyutlarının sırasıyla 98±5, 34±2 ve 21±1 nm, ortalama hidrodinamik çaplarının 709±9, 612±4 ve 202±7 nm ve zeta potansiyellerinin -31±1, -21±4 ve 37±0,2 mV olduğu belirlenmiştir. NP'lerin genotoksik etkileri kromozom anormalliği (KA), kardeş kromatit değişimi (KKD), mikronükleus (MN) ve comet testleri ile incelenmiştir. SiO2 için 10, 50, 250 ve 1000 μg/mL; CuO için 25, 50, 75 ve 100 μg/mL ve Fe2O3 için 39,062; 78,125; 156,25 ve 312,5 μg/mL'lik konsantrasyonlar kullanılmıştır. Her üç nanopartikül, hem 24 ve hem de 48 saatlik uygulamada, kromozom anormalliği frekansında artışa sebep olmuştur. Bu artış CuO NP'lerinde tüm konsantrasyonlarda, SiO2 NP'lerinde yüksek konsantrasyonlarda, Fe2O3 NP'lerinde en yüksek konsantrasyonda, kontrole kıyasla anlamlı düzeydedir. SiO2 ve CuO NP'leri, kardeş kromatit değişimini (KKD) her iki uygulama süresinde ve tüm konsantrasyonlarda kontrole kıyasla anlamlı düzeyde arttırmıştır. Fe2O3 NP'leri ise KKD sayısını genelde en yüksek konsantrasyonda önemli düzeyde arttırmıştır. Diğer taraftan tüm NP'ler mitotik indeksi yüksek konsantrasyonlarda anlamlı düzeyde azaltırken, nükleer bölünme indeksini ve replikasyon indeksini etkilememiştir. SiO2 NP'leri tüm konsantrasyonlarda (10 μg/mL hariç), CuO NP'leri en yüksek iki konsantrasyonda ve Fe2O3 NP'leri en yüksek konsantrasyonda MN frekansını kontrole kıyasla anlamlı düzeyde artırmıştır. SiO2  ve CuO NP'leri, comet testi ile değerlendirilen DNA kuyruk yoğunluğu ve kuyruk uzunluğunu, hem 2 ve hem de 3 saatlik uygulama süresinde, tüm konsantrasyonlarda anlamlı derecede arttırmıştır. Fe2O3 NP'leri 2 saatlik uygulamada, kuyruk uzunluğunu tüm konsantrasyonlarda, kuyruk yoğunluğunu ise en yüksek konsantrasyonda; 3 saatlik uygulamada hem kuyruk yoğunluğu ve hem de kuyruk uzunluğunu önemli derecede arttırmıştır. Bu sonuçlar SiO2, CuO ve Fe2O3 nanopartiküllerinin in vitro insan lenfositlerinde klastojenik, anojenik ve sitotoksik etkilerinin olduğunu göstermektedir. Toksisite sıralaması CuO ˃ SiO2 ˃ Fe2O3 şeklindedir.

Abstract:
In this study, genotoxic effects of silica dioxide (SiO2), copper oxide (CuO) and iron oxide (Fe2O3) nanoparticles (NPs) were investigated in human lymphocytes in vitro. First of all, NPs were characterized by physically and chemically using transmission electron microscopy (TEM), dynamic light scattering (DLS) and zetasizer. The mean TEM diameters were 98±5, 34±2 and 21±1 nm, hydrodynamic diameters were 709±9, 612±4 and 202±7 nm, zeta potentials were -31±1, -21±4 and 37±0,2 mV for SiO2, CuO and Fe2O3 NPs, respectively. Genotoxic effects of NPs were investigated by chromosome aberration (CA), sister chromatid exchange (SCE), micronucleus (MN), and comet assays. Four different concentrations of NPs were used in assays (10, 50, 250 and 1000 μg/mL for SiO2; 25, 50, 75 and 100 μg/mL for CuO and 39,062; 78,125; 156,25 and 312,5 μg/mL for Fe2O3 NPs). All of the NPs increased the frequency of chromosome aberrations at both 24 h and 48 h exposure times. These increases were significant compared to the control for all the concentrations of CuO NPs, high concentrations of SiO2 and the highest concentration of Fe2O3 NPs. SiO2 and CuO NPs significantly increased SCEs at all the concentrations for both treatment times compared to the control. Fe2O3 NPs significantly increased SCEs at high concentrations, in general. While all the NPs significantly decreased the mitotic index, they did not effect nuclear division and replication indices. All the concentrations (except 10 μg/mL) of SiO2 NPs, two higher concentrations of CuO NPs and the highest concentration of Fe2O3 NPs significantly increased the frequency of MN compared to the control. SiO2  and CuO NPs significantly increased the comet tail intensity and tail length at both 2 and 3 h treatments at all the concentrations. Fe2O3 NPs significantly increased the comet tail length at all the concentrations and the tail intensity at the highest concentration at 2 h treatment. At 3 h treatment, all the concentrations of Fe2O3 NPs significantly increased the comet tail length and the comet tail intensity. These results indicated that SiO2, CuO and Fe2O3 NPs have clastogenic, aneugenic and cytotoxic effects in human lymphocytes in vitro. Their toxicity sequence is CuO ˃ SiO2 ˃ Fe2O3.