İterbiyum oksit (Yb2O3) nanopartiküllerinin insan dermal fibroblast hücreleri üzerine sitotoksik ve genotoksik etkilerinin araştırılması
Investigation of cytotoxic and genotoxic effects of the ytterbium oxide (Yb2O3) nanoparticles on human dermal fibroblast cells
Yazar: ZELİHA TUĞÇE ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. REMZİYE SERAP ERGENE
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: DNA hasarı = DNA damage ; Fibroblastlar = Fibroblasts ; Genotoksisite = Genotoxicity ; Sitotoksisite = Cytotoxicity ; İterbiyum = Ytterbium

Özet:
Nanoteknolojinin gelişmesine paralel olarak önem kazanan nanopartiküller, bugün hayatımızın her alanında boy göstermektedir. Pek çok farklı amaca yönelik olarak, pek çok farklı nanopartikül sentezlenmekte ve tıptan tekstile, kozmetikten savunma sanayiye kadar sayısız alanda kullanılmaktadır. Bu nanopartiküllerden biri de iterbiyum oksittir. İterbiyum oksit (Yb2O3) nanopartiküllerinin kullanıldığı ürünler pazarda yerini alsa da biyolojik etkileri hakkında bilgi ve literatür oldukça sınırlıdır. İterbiyum oksit nanopartiküllerinin tıp ve biyomedikal dahil bir çok alanda kullanılması ve yakın gelecekte bir dizi uygulama alanı öngörülmesi, bu nanopartiküllerin insan sağlığı üzerine olası etkilerinin araştırılmasını gerektirmektedir. Bu amaçla, Yb2O3 nanopartiküllerinin normal insan dermal fibroblast (NHDF) hücreleri üzerine muhtemel in vitro sitotoksik ve genotoksik etkileri araştırılmıştır. Sitotoksisite, xCELLigence gerçek zamanlı hücre analiz sistemi kullanılarak değerlendirilirken genotoksisite tek hücre jel elektroforezi (komet), mikronükleus ve gamma H2AX test yöntemleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Hücreler, genotoksik etki değerlendirilirken komet testi için 3 ve 24 saat, mikronükleus testi için 48 saat ve gamma H2AX testi için 24 saat Yb2O3 nanopartikül konsantrasyonlarına (0,1, 10, 50 ve 100 μg/mL) maruz bırakılmıştır. Elde edilen bulgular, Yb2O3 nanopartiküllerinin NHDF hücrelerinde genetik hasar indeksi ve hasarlı hücre yüzdesini artırdığını göstermiştir. Özellikle 50 μg/mL (p˂0,05) ve 100 μg/mL (p˂0,001) dozlarında negatif kontrol ile karşılaştırıldığında anlamlı bir artış olduğu gözlenmiştir. Benzer şekilde, mikronükleus oranı doz arttıkça artmış, 100 μg/mL (p˂0,001) dozda meydana gelen artış, 10 μg/mL (p˂0,05) ve 50 μg/mL (p˂0,05) dozdan daha yüksek oranda bulunmuştur. Gamma H2AX testi sonuçları ise DNA çift iplik kırılmalarının olduğunu göstermiştir. Sonuç olarak, Yb2O3 nanopartiküllerinin NHDF hücrelerinde doz ve zamana bağlı sitotoksik ve genotoksik etkiye sahip olduğu söylenebilir.

Abstract:
Nanoparticles, which gained importance in parallel with the development of nanotechnology, appear in all areas of our lives today. Many different nanoparticles are synthesized for different purposes and are used in countless fields from medicine to textile, from cosmetics to defense industry. One of these nanoparticles is ytterbium oxide (Yb2O3). Although products using ytterbium oxide nanoparticles have taken their place in the market, information and literature about their biological effects are quite limited. The use of ytterbium oxide nanoparticles in many fields, including medicine and biomedicine, and the envisioning of a number of applications in the near future, require investigation of the possible effects of these nanoparticles on human health. For this purpose, possible in vitro cytotoxic and genotoxic effects of Yb2O3 nanoparticles on normal human dermal fibroblast (NHDF) cells were investigated. Cytotoxicity was evaluated using the xCELLigence real-time cell analysis system, while genotoxicity was evaluated using a single cell gel electrophoresis (comet), micronucleus and gamma H2AX test methods. Cells were exposed to Yb2O3 nanoparticle concentrations (0.1, 10, 50 and 100 μg/mL) for 3 and 24 hours for the comet test, 48 hours for the micronucleus test, and 24 hours for the gamma H2AX test while evaluating the genotoxic effect. The findings showed that Yb2O3 nanoparticles increased the genetic damage index and the percentage of damaged cells in NHDF cells. A significant increase was observed, especially at doses of 50 μg/mL (p˂0,05) and 100 μg/mL (p˂0,001) compared to the negative control. Similarly, the micronucleus ratio increased with increasing dose, the increase occurred at 100 μg/mL (p˂0,001) dose was higher than 10 μg/mL (p˂0,05) and 50 μg/mL (p˂0,05) dose. Gamma H2AX test results showed that there are DNA double-strand breaks. As a result, it can be said that Yb2O3 nanoparticles have dose and time dependent cytotoxic and genotoxic effects on NHDF cells.