Titanyum dioksit (Tio2) nanopartiküllerinin iğne ve küresel formlarının in vitro insan periferal lenfositlerindeki genotoksik etkilerinin karşılaştırılması
Comparison of in vitro genotoxic effects of needle-like and spheric titanium dioxide (Tio2) nanoparticles in human periferal blood lymphocyte
Yazar: KORAY AKKURT
Danışman: PROF. DR. FATMA ÜNAL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Genetik = Genetics

Özet:
Bu çalışmada, 100 nm'nin altındaki iğnemsi (İ) Titanyum Dioksit Nanopartikülleri (TDNP-İ) ile küresel (K) Titanyum Dioksit Nanopartiküllerinin (TDNP-K) insan periferal lenfositlerindeki genotoksik etkileri kromozom anormallikleri (KA), kardeş kromatit değişimi (KKD) ve mikronukleus (MN) testleri ile incelenmiştir. Lenfositler, her iki nanopartikülün 125, 250, 500 ve 1.000 μg/mL'lik konsantrasyonlarına, 24 ve 48 saat maruz bırakılmıştır. 24 saatlik uygulamada, TDNP-İ'nin tüm konsantrasyonları KA frekansı ve KA/Hücre sayısını negatif kontrole kıyasla artırmıştır. Ancak bu artışlar, sadece 250 ve 1.000 μg/mL'lik konsantrasyonlarda anlamlı düzeydedir. 48 saatlik uygulamada, hem anormal hücre frekansında ve hem de KA/Hücre sayısında artış ve hafif azalışlar olmakla birlikte, sadece 1.000 μg/mL'lik konsantrasyondaki artışlar hem negatif ve hem de çözücü kontrole kıyasla anlamlıdır. TDNP-K'nın da 24 saatlik uygulamasında, hem KA frekansında ve hem de KA/Hücre sayısında artışlar tespit edilmiştir. Ancak bu artış, KA frekansında sadece 1.000 μg/mL'de (çözücü kontrole kıyasla), KA/Hücre sayısında ise sadece 500 μg/mL'de hem negatif ve hem de çözücü kontrole kıyasla anlamlıdır. 48 saatlik uygulamada ise, hem KA frekansında ve hem de KA/Hücre sayısında artış ve hafif azalışlar olmakla birlikte, 250, 500 ve 1.000 μg/mL'de, KA/Hücre sayısının çözücü kontrole kıyasla anlamlı düzeyde yüksek olduğu tespit edilmiştir. TDNP-İ'nin 24 saatlik uygulamasında, 250 ve 500 μg/mL'de, KKD sayısında çözücü kontrole kıyasla anlamlı düşüş gözlenirken, 125 ve 1.000 μg/mL'de anlamlı artış tespit edilmiştir. 48 saatlik uygulamada, KKD sayısı, çözücü kontrole kıyasla, 125 μg/mL'de anlamlı azalış gösterirken, diğer tüm konsantrasyonlarda anlamlı artış göstermiştir. TDNP-K'nın hem 24 ve hem de 48 saatlik uygulamasında, 500 ve 1.000 μg/mL'lik konsantrasyonlarda KKD sayısında çözücü kontrole kıyasla anlamlı artış tespit edilmiştir. MN testinde, TDNP-İ 500 ve 1.000 μg/mL'de, TDNP-K ise sadece 1.000 μg/mL'de, MN frekansını çözücü kontrole kıyasla anlamlı düzeyde artırmıştır. Mitotik İndeks (MI)'in, TDNP-İ'in 24 saatlik uygulamasında 1.000 μg/mL'de çözücü kontrole kıyasla anlamlı düşüş gösterdiği, diğer konsantrasyonlarda ise artış gösterdiği, bu artışların sadece 250 μg/mL'de negatif kontrole kıyasla anlamlı olduğu belirlenmiştir. 48 saatlik uygulamada, MI'in 500 ve 1.000 μg/mL'de hem negatif ve hem de çözücü kontrole kıyasla anlamlı düşüş gösterdiği belirlenmiştir. TDNP-K uygulamasında, 24 saatte 1.000 μg/mL'de (hem negatif ve hem de çözücü kontrole kıyasla), 48 saatte 250, 500 ve 1.000 μg/mL'de negatif kontrole kıyasla anlamlı düzeyde düştüğü belirlenmiştir. Bu iki nanopartikül Nükleer Bölünme İndeksi (NBI) ve Replikasyon İndeksinde (RI), kontrollere kıyasla anlamlı bir fark oluşturmamıştır. Bu sonuçlar, her iki formdaki nanopartikülün zayıf sitotoksik, genotoksik ve klastojenik olduğunu göstermektedir.

Abstract:
In this study, genotoxic effects of needle-like Titanium Dioxide Nanoparticles (TiO2 NP-N) and spheric Titanum Dioxide Nanoparticles (TiO2 NP-S) below 100 nm were examined in human peripheral lymphocyte by using Chromosome Aberration (CA), Sister Chromatid Exchange (SCE) and Micronucleus (MN) assays. Lymphocytes were exposed to 125, 250, 500 and 1,000 μg/mL concentrations of both nanoparticles for 24 h and/or 48h. At 24h treatment, all the concentrations of TiO2 NP-N increased the frequency of aberrant cells and CA/cell number compared to negative control. However, this increase was significant at the 250 and 1,000 μg/mL concentrations. Although there was an increase and a slight decrease in the frequency of aberrations and in CA/Cell at 48 h treatment, the values observed following 1,000 μg/mL showed statistically significant increase compared to negative and solvent controls. TiO2 NP-S, at 24 h treatment, increased the frequency of CAs and CA/Cell compared to negative control. However increase in the frequency of CAs was statistically significant at 1,000 μg/mL (compared to solvent control) and, was statistically significant at 500 μg/mL in CAs/Cell compared to both negative and solvent controls. At 48 h treatment, while both increasing and decreasing were observed in the frequency of aberrations and CAs/Cell, only CA/Cell statistically increased at 250, 500 and 1,000 μg/mL compared to solvent control. While TiO2 NP-N, at 24 h exposure, significantly reduced SCE/Cell at 250 and 500 μg/mL compared to solvent control, it significantly increased SCE/Cell at 125 and 1,000 μg/mL. At 48 h exposure, while SCE/Cell significantly reduced at 125 μg/mL compared to negative control, all the other concentrations (250, 500, and 1,000 μg/mL) significantly increased the same parameter. TiO2 NP-S significantly increased the number of SCEs at 500 and 1,000 μg/mL compared to solvent control. TiO2 NP-N at 500 ve 1,000 μg/mL significantly increased the frequency of MN compared to solvent control. In Mitotic Index, at 24 h exposure time, while significant reduction was observed at 1,000 μg/mL following TiO2 NP-N exposure compared to solvent control, increasing was evident at all the other concentrations, among them only 250 μg/mLwas significant compared to negative control. At 48 h exposure, MI significantly reduced at 500 and 1,000 μg/mL compared to both negative and solvent controls. TiO2 NP-S treatment decreased MI at 1,000 μg/mL for 24 h (compared to both negative and solvent controls) and, at 250, 500, and 1,000 μg/mL for 48 h compared to negative control. Neither of these nanoparticles affects nuclear division index and replication index compared to controls. These results show that both forms of nanoparticles induce low cytotoxic, genotoxic and clastogenic effects.