Çinko oksit tarafından uyarılan nanotoksisiteye karşı bazı bor bileşiklerinin koruyucu rollerinin araştırılması
The investigation of the protective role of some boron compounds against nanotoxicity induced by zinc-oxide
Yazar: KÜBRA ÇELİK TOPKARA
Danışman: PROF. DR. HASAN TÜRKEZ
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Genel Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Günümüzde nanoteknoloji alanı inanılmaz bir şekilde gelişme göstermektedir. Nanoteknolojinin bu yükselişine rağmen, nanomalzemelerin veya nanopartiküllerin insan sağlığına potansiyel riskleri, çevre sorunları ile birlikte yaygın kullanımı konusunda giderek artan endişelere yol açmıştır. Bu yapılardan çinko oksit nanopartikülü (ZnO NP) günümüzde ilaçlarda, kozmetikte (diş macunu, güneş kremleri), elektronik aletlerde (transistörler, sıvı kristal ekranlar), katalizörlerde, boyalarda, biyosensörlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Yapılan in vivo vein vitro çalışmalarda, ZnO NP'lerinin antioksidan enzimleri inhibe ederek, lipit peroksidasyonunu yükselterek ve ROS üretimini artırarak, doza bağımlı bir şekilde oksidatif hasara yol açtığı tespit edilmiştir. Diğer taraftan, özellikle son yıllarda antioksidan takviyesiyle oksidatif stresin giderilmesi, nanotoksisiteye karşı en uygun strateji olarak kabul edilmektedir. Günümüze kadar yapılan pek çok araştırmada borun, insan sağlığı için birçok biyokimyasal ve metabolik fonksiyonlarda rol alan bir element olduğu,  antioksidan kapasiteyi güçlendirerek oksidatif strese karşı etkili olduğu bulunmuştur. Bu nedenlerle, doktora tezi olarak sunulan bu çalışma kapsamında bor bileşiklerin (Borik asit (BA), Boraks (BX), Kolemanit (COL), Üleksit (UX), Probertit (PBT)ve Kernit (KNT)) ZnO NP insan primer epitel hücre (HPAEpiC) kültürlerindeki nanotoksik etkilerine karşı potansiyel koruyucu rollerinin doza bağlı olarak ilk defa araştırılması amaçlanmıştır. Hücre yaşayabilirliği (3- (4,5-dimetil-tiazol-2-il) 2,5-difeniltetrazolyum bromid (MTT) ve laktat dehidrogenaz (LDH) ve neutral red assay (NR) analizleri), oksidatif DNA hasar tespiti (8-hidroksi-2'-deoksiguanozin (8-OH-dG) analizi) ve antioksidan kapasite (toplam antioksidan kapasite (TAK) ve toplam oksidatif durum (TOD) analizi ile) parametreleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Bulgularımız uygulanan tüm ZnO NP içeren bor bileşiklerinin konsantrasyonlarının ilave edildiği HPAEpiC hücre kültürlerinde gözlenen MTT, LDH, NR, 8-OH-dG ve TOD değerleri ile kontrol grubunda gözlenen değerler arasında istatiksel açıdan bir farklılık bulunmamıştır. HPAEpiC hücrelerinin ZnO NP'leri ve bor bileşikleriyle birlikte muamelesinin, ZnO NP'ler tarafından oksidatif hasarlara karşı farklı derecelerde alveolar-koruma sağladığı bulunmuştur. Kısaca antioksidan potansiyellerine göre test edilen bor bileşiklerin etkinliklerinin BA=BX>UX>PBT>KNT>COL şeklinde sıralandığını ortaya koymuştur.

Abstract:
Today, the field of nanotechnology has shown an incredible development. Despite this increase, the potential risks to human health, together with environmental issues, have led to growing concerns about their widespread use of nanomaterials or nanoparticles.  ZnO NP structural forms are oftened used as zinc oxide nanoparticles and are widely used in drugs, cosmetics (toothpaste, sun creams), electronic devices (transistors, liquid crystal displays), catalysts, paints, biosensors. In vivo and in vitro studies, ZnO NPs have been found to cause oxidative damage in a dose-dependent manner by inhibiting antioxidant enzymes, elevating lipid peroxidation and increasing ROS production. On the other hand, especially in recent years, the elimination of oxidative stress with antioxidant supplementation is considered to be the most appropriate strategy against nanotoxicity. To date, many studies have shown that boron plays a role in many biochemical and metabolic functions for human health and is effective against oxidative stress by strengthening the antioxidant capacity. For this reason, the aim of this study is to investigate the potential protective roles of boron compounds (Boric acid (BA), Borax (BX), Colemanite (COL), Ulexite (UX), Probertite (PBT) and Kernite (KNT))  against nanotoxic effects of ZnO NP on human primary epithelial cell (HPAEpiC) cultures in relation with the dose for the first time in the extent of this doctoral thesis. Cell viability (by 3- (4,5-dimetil-tiazol-2-il) 2,5-difeniltetrazolyum bromid (MTT), lactate dehydrogenase release (LDH) and neutral red assay (NR) analyzes), oxidative DNA damage detection (8-hidroksi-2'-deoksiguanozin (8-OH-dG) analysis) and antioxidant capacity (by total antioxidant capacity (TAC) and total oxidant status (TOS) analysis) parameters were evaluated. Our results showed that there was no statistically significant difference between the values of MTT, LDH, NR, 8-OH-dG and TOD values observed in HPAEpiC cell cultures with the addition of concentrations of boron compounds containing all ZnO NP and also containing the values observed in the control group. It has been found that treatment of HPAEpiC cells with ZnO NPs and boron compounds provides different degrees of alveolar protection against oxidative damage by ZnO NPs.Briefly, the activity of boron compounds tested according to their antioxidant potentials revealed that they were classified as BA = BX> UX> PBT> KNT> COL.