Polistiren nanopartiküllerin süt ile etkileşiminin incelenmesi
Investigation of interaction between polystyrene nanoparticles with milk
Yazar: BERFİN ECE ŞEN YEŞİLYURT
Danışman: PROF. DR. ÜMRAN UYGUN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Enzimler = Enzymes ; Matrisler = Matrices ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; Polistiren = Polystyrene ; Toksisite = Toxicity

Özet:
Mikrometre düzeyindeki plastikler halen pek çok araştırmaya konu olmakla birlikte nanoplastiklerle ilgili çalışmalar sınırlıdır. Nanoplastiklerin insanlar ve memeliler üzerindeki etkilerini bildiren çok az çalışma vardır.
Bu çalışmada, farklı çaptaki NPS'lerin gıda matrisi ile etkileşimden sonra etrafında oluşan korona yapısı, gıda matrisi varken ve yokken çözelti içindeki davranışları incelenmiştir. Gıda matrisiyle etkileşimden önce ve sonra partiküllerin karakterizasyonu için TEM ve ESEM görüntüleme ve hidrodinamik çap ve zeta potansiyeli ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Aynı şekilde sindirimden sonra partiküllerin tek başlarına ve gıda matrisi etkisi ile korona oluşumlarına bakılmış ve çözelti içindeki agregasyon durumları gözlenmiştir. Sindirimin önce ve sonrası karşılaştırıldığında partiküllerin farklı sindirim ortamlarında farklı davranışlar gösterdiği saptanmıştır. Partiküllerin sindirim öncesi ve sonrası karakterizasyonu haricinde oluşturdukları protein koronanın floresans ölçümleri ve elektroforez ile nicel ve nitel analizleri yapılmıştır. Bu analizlerde en çok protein bağlayan partikülün NPS-30 olduğu görülmüştür. Protein korona analizlerinin ardından partiküllerin sindirim enzimlerinin aktiviteleri üzerindeki etkilerine bakılmıştır. Bu kapsamda amilaz, pepsin ve lipaz kullanılmıştır. Partiküllerin amilaz ve pepsin aktivitelerinde önemli etkilerinin olmadığı fakat bağırsak ortamında lipaz aktivitesini önemli ölçüde azalttığı gözlenmiştir. Tezin son aşamasında ise partiküllerin bağırsak epitel hücrelerinin toksisitesi incelenmiştir. Bazı partiküllerde canlılıkta anlamlı azalma ve ROS üretiminde anlamlı artış gözlenmiştir. Tüm analizlerden elde edilen çıktılarla, literatürde polistiren nanopartiküllerin hala tam aydınlatılmamış gıda ile etkileşimi ve sonuçları hakkında önemli bir adım atılmıştır.
Tez kapsamında yapılan çalışmalarla partiküllerin çapa bağlı korona yapısı, çözelti içinde davranışları ve gıda matrisiyle etkileşimleri, sindirimden sonra ve sindirim boyunca vücutta geçirdikleri değişimler ve enzimlere etkileri hakkında önemli bulgular elde edilmiştir. Buradan elde edilen çıktılarla literatürde önemli bir boşluğun doldurulması ve yeni araştırmalar için kaynak oluşturması hedeflenmiştir. Sonraki aşamalarda farklı gıda matrisleri veya farklı özellikte nanoplastiklerle çalışılarak konuya önemli katkılar yapılabilir.

Abstract:
Although plastics at the micrometer level are still the subject of many researches, studies on nanoplastics are limited. There are few studies reporting the effects of nanoplastics on humans and mammals.
In this study, the corona structure of NPSs of different diameters formed around them after interaction with the food matrix, and their behavior in solution with and without the food matrix were investigated. TEM and ESEM imaging and hydrodynamic diameter and zeta potential measurements were performed for the characterization of the particles before and after interaction with the food matrix. Likewise, after digestion, corona formations of the particles alone and with the effect of the food matrix were examined and aggregation states in the solution were observed. When the before and after digestion were compared, it was determined that the particles behaved differently in different digestive environments. Apart from the pre- and post-digestion characterization of the particles, fluorescence measurements of the protein corona they formed and quantitative and qualitative analyzes were made by electrophoresis. NPS-30 was found to be the most protein-binding particle in these analyses. After protein corona analysis, the effects of particles on the activities of digestive enzymes were examined. In this context, amylase, pepsin and lipase were used. It was observed that the particles did not have significant effects on amylase and pepsin activities, but significantly reduced lipase activity in the intestinal environment. In the last stage of the thesis, the toxicity of the particles to intestinal epithelial cells was investigated. A significant decrease in viability and a significant increase in ROS production were observed in some particles. With the outputs from all analyzes, an important step has been taken in the literature about the interaction and consequences of polystyrene nanoparticles with food, which is still not fully elucidated.
With the studies carried out within the scope of the thesis, important findings were obtained about the diameter-dependent corona structure of the particles, their behavior in solution and their interaction with the food matrix, the changes they undergo in the body after digestion and during digestion, and their effects on enzymes. With the outputs obtained from this, it is aimed to fill an important gap in the literature and to create a resource for new researches. In the next stages, important contributions can be made by working with different food matrices or nanoplastics with different properties.