نانوذرات پلاتینیوم
فعل و انفعالات بیولوژیکی > سم‌شناسی

مسمومیت ناشی از نانوذرات پلاتین می تواند اشکال مختلفی داشته باشد. یکی از تعاملات احتمالی سمیت سلولی یا توانایی نانوذره در ایجاد مرگ سلولی است. یک نانوذره همچنین می‌تواند با DNA یا ژنوم سلول در تعامل باشد و باعث ایجاد سمیت ژنی شود. این اثرات در سطوح مختلف بیان ژن که از طریق سطوح پروتئین اندازه گیری می شود، دیده می شود. آخرین سمیت رشدی است که می تواند با رشد یک ارگانیسم رخ دهد. سمیت رشد به تأثیر نانوذره بر رشد ارگانیسم از مرحله جنینی تا نقطه تنظیم بعدی می پردازد. اکثر تحقیقات نانوتوکسیکولوژی در مورد سمیت سلولی و ژنوتوکسیک انجام می شود زیرا هر دو به راحتی در آزمایشگاه کشت سلولی قابل انجام هستند.
نانوذرات پلاتین پتانسیل سمی بودن برای سلول های زنده را دارند. در یک مورد، نانوذرات پلاتین 2 نانومتری در معرض دو نوع جلبک مختلف قرار گرفتند تا بفهمند چگونه این نانوذرات با یک سیستم زنده تعامل دارند. در هر دو گونه جلبک مورد آزمایش، نانوذرات پلاتین رشد را مهار کرد، مقدار کمی آسیب به غشاء وارد کرد و مقدار زیادی استرس اکسیداسیون ایجاد کرد. در مطالعه دیگری، محقق اثرات نانوذرات پلاتین با اندازه‌های متفاوت را بر روی کراتینوسیت‌های اولیه انسان آزمایش کرد. نویسندگان نانوذرات پلاتین 5.8 و 57.0 نانومتر را آزمایش کردند. نانوذرات 57 نانومتری اثرات خطرناکی از جمله کاهش متابولیسم سلولی داشتند، اما تأثیر نانوذرات کوچک‌تر بسیار آسیب‌رسان‌تر بود. نانوذرات 5.8 نانومتری نسبت به نانوذرات بزرگ‌تر اثر مخرب‌تری بر پایداری DNA کراتین‌کویت‌های اولیه نشان دادند. آسیب به DNA برای سلول های فردی با استفاده از الکتروفورز تک ژل از طریق سنجش ستاره دنباله دار اندازه گیری شد.
محققان همچنین سمیت نانوذرات پلاتین را با سایر نانوذرات فلزی رایج مقایسه کرده‌اند. در یک مطالعه، نویسندگان تاثیر ترکیبات مختلف نانوذرات را بر گلبول‌های قرمز موجود در جریان خون انسان مقایسه کردند. این مطالعه نشان داد که نانوذرات پلاتین 5 تا 10 نانومتر و نانوذرات طلا 20 تا 35 نانومتر تأثیر بسیار کمی بر گلبول‌های قرمز دارند. در همین مطالعه مشخص شد که نانوذرات نقره 5 تا 30 نانومتری باعث آسیب غشاء، تغییرات مورفولوژیکی مضر و هماگلوتیناسیون گلبول‌های قرمز خون می‌شوند.
در مقاله اخیر منتشر شده در Nanotoxicology، نویسندگان دریافتند که بین نقره (Ag-NP، d = 5-35 نانومتر)، طلا (Au-NP، d = 15-35 نانومتر)، و پلاتین (Pt-NP، d = نانوذرات 3 تا 10 نانومتر، نانوذرات پلاتین دومین سمی ترین در رشد جنین گورخرماهی، پس از نانوذرات نقره بودند. با این حال، این کار وابستگی اندازه نانوذرات به سمیت یا زیست سازگاری آنها را بررسی نکرد. سمیت وابسته به اندازه توسط محققان دانشگاه ملی سان یات سن در کائوسیونگ، تایوان تعیین شد. کار این گروه نشان داد که سمیت نانوذرات پلاتین در سلول‌های باکتریایی به شدت به اندازه و شکل/مورفولوژی نانوذرات وابسته است. نتیجه گیری آنها بر اساس دو مشاهدات عمده بود. ابتدا، نویسندگان دریافتند که نانوذرات پلاتین با مورفولوژی‌های کروی و اندازه‌های کمتر از 3 نانومتر دارای خواص سمی بیولوژیکی هستند. از نظر مرگ و میر، تاخیر جوجه ریزی، نقص فنوتیپی و تجمع فلز اندازه گیری شد. در حالی که آن نانوذرات با اشکال جایگزین - مانند مکعبی، بیضی، یا گلی - و اندازه‌های 5 تا 18 نانومتر سازگاری زیستی و هیچ خاصیت سمی بیولوژیکی نداشتند. ثانیا، از سه نوع نانوذرات پلاتین که زیست سازگاری را نشان دادند، دو نوع افزایش در رشد سلول های باکتریایی را نشان دادند.
مقاله فرضیه‌های زیادی را برای این که چرا این مشاهدات انجام شده است، معرفی می‌کند، اما بر اساس سایر کارها و دانش اولیه غشای سلولی باکتری، به نظر می‌رسد که استدلال پشت مشاهده سمیت وابسته به اندازه دوگانه باشد. یک: نانوذرات کروی شکل کوچکتر به دلیل کاهش اندازه و همچنین سازگاری شکل آنها با منافذ معمولی کروی اکثر غشاهای سلولی قادر به عبور از غشای سلولی هستند. اگرچه این فرضیه باید توسط کار آینده بیشتر پشتیبانی شود، نویسندگان مقاله دیگری را ذکر کردند که دریافت تنفسی نانوذرات پلاتین را ردیابی می کرد. این گروه دریافتند که نانوذرات پلاتین 10 میکرومتری توسط مخاط نایژه ها و نای جذب می شوند و نمی توانند بیشتر از این از طریق دستگاه تنفسی حرکت کنند. با این حال، ذرات 2.5 میکرومتری توانایی عبور از این لایه مخاطی را نشان دادند و به عمق بیشتری به مجرای تنفسی رسیدند. همچنین نانوذرات بزرگ‌تر و منحصربه‌فرد برای عبور از منافذ غشای سلولی بسیار بزرگ هستند و/یا اشکالی دارند که با منافذ کروی‌تر غشای سلولی ناسازگار هستند. با توجه به این که دو نانوذره بزرگ پلاتین (بیضی 6 تا 8 نانومتر و گلی 16 تا 18 نانومتر) در واقع رشد سلولی باکتریایی را افزایش می‌دهند، توضیح می‌تواند در یافته‌های سایر کارهایی باشد که نشان داده‌اند نانوذرات پلاتین قابل توجهی نشان داده‌اند. ظرفیت آنتی اکسیدانی  با این حال، برای اینکه از این خواص آنتی اکسیدانی بهره برداری شود، ابتدا باید نانوذرات پلاتین وارد سلول ها شود، بنابراین شاید توضیح دیگری برای مشاهده افزایش رشد سلول های باکتریایی وجود داشته باشد.
اکثر مطالعات تاکنون با استفاده از مدل موش in vivo بر اساس اندازه بوده اند. در یک مطالعه، محققان اثرات نانوذرات پلاتین 1 نانومتری و 15 نانومتری خورشید را بر روی موش ها مقایسه کردند.مشخص شد که دوز 15 میلی گرم بر کیلوگرم نانوذرات پلاتین زیر 1 نانومتر باعث آسیب کبدی می شود در حالی که ذرات بزرگتر هیچ تأثیری نداشتند. یک مطالعه مشابه با استفاده از تزریق منفرد به عنوان منبع قرار گرفتن در معرض نانوذرات پلاتین در مدل موش، نکروز سلول‌های اپیتلیال لوله‌ای را برای ذرات زیر 1 نانومتر نشان داد، اما هیچ تأثیری با آن ذرات 8 نانومتری نداشت. این مطالعات in vivo روندی را نشان می‌دهد که سمیت نانوذرات پلاتین وابسته به اندازه است، که به احتمال زیاد به دلیل توانایی نانوذره برای ورود به یک منطقه با تأثیر بالا در بدن است. یک مطالعه کامل برای تجزیه و تحلیل اثر نانوذرات پلاتین با اندازه‌های مختلف که هم در مدل‌های in vivo و هم in vitro استفاده می‌شوند، برای درک بهتر تأثیر این نانوذرات استفاده می‌شود.آنها با استفاده از موش به عنوان مدل، متوجه ماندگاری نانوذرات پلاتین توسط دستگاه تنفسی موش شدند. این با التهاب جزئی تا خفیف بافت ریه اطراف همراه بود. با این حال، آزمایش‌های آزمایشگاهی آن‌ها با استفاده از سلول‌های اپیتلیال انسانی و ریه هیچ اثر سیتوتوکسیک یا استرس اکسیداتیو ناشی از نانوذرات پلاتین را علیرغم شواهد واضحی از جذب سلولی نشان نداد.