Son yıllarda bütün geniş kapsamlı faydalarıyla beraber nanoteknolojilerin muazzam gelişiminanoparçacıkların (NP’ler) potansiyel sağlık riskleri hakkında endişeleri artırmaktadır. Bunun öncesinde nanotıptaki gelişmeler, kanser veya metabolik bozukluklar gibi karmaşık hastalıkların tedavisine ilişkin hastalıkların erken teşhisi ve kişiselleştirilmiş tıp (kişiye özel tedavi yaklaşımı) için çözümler sağlayabilmektedir.
NP’ler kanser teşhisinde büyük rol oynamakta; bununla birlikte geleneksel kemoterapötik ilaç taşıma sistemlerine göre çeşitli avantajlara sahip olmaktadır. NP’lerin avantajlarına rağmen, nanoteknolojinin çeşitli uygulamaları insanları ve hayvanları potansiyel toksisitelerine maruz bırakmaktadır. Ortaya çıkan mühendislik ürünü NP’lerin kobalt ve demir gibi ağır toksik metallerle etkileşimi, önemli bir toksisite kaynağı ile sonuçlanmıştır. Nanotoksisite mekanizması büyük ölçüde oksidatif stres yaratan reaktif oksijen türlerini (ROS) açığa çıkmasıyla ilerlemektedir, böylece inflamatuar sitokinleri aktive etmekte ve sonuçta hücre ölümü ile sonuçlanan DNA hasarı mekanizmasını etkinleştirmektedir. Bu nedenle, nanotoksisitede yer alan mekanizmayı aydınlatmak, toksisitesi düşükve verimli nanomalzemeler üretmek için nanomalzemeler üzerinde mekanik çalışma yapılması gerekmektedir. Bu derleme yazısında NP’lerin canlı hücreleri nasıl etkilediği ve sitotoksisiteleri anlatılmaktadır.
Nanoparçacık
Nanoparçacık (yaklaşık 1-100nm boyutlarında) sentezi, stratejisi ve manipülasyonu ile ilgilenen nanoteknoloji; maddelerin parçacık boyutu ve morfolojilerine bağlı kimyasal, fiziksel ve biyolojik özelliklerindeki değişimi incelemektedir. Nanoparçacıkların düzenlemesiyle nanomalzemeler elde edilmektedir. Nanomalzemeler (NM), boyutları 1-100 nm arasında değişen fiziksel, kimyasal, mekanik yapıları fonksiyonel özellik kazandırılmış malzemelerdir. NP’lerin geniş biyomedikal uygulamaları vardır. Gümüş nanopartiküller antimikrobiyal olarak; antikanser ajanlar ise karbon nanotüpler etkili ilaç taşıma için kullanılmaktadır. Kontrollü ilaçların salınımı kuantum nokta NP’ler vücuttaki kötü huylu hücrelerin yerini belirlemek için kullanılmakta, demir oksit NP’ler rezonans görüntüleme ve tümörlerin teşhisinde kullanılmakta ve bazı NP’ler (bakır oksit, çinko oksit ve selenyum) kanserojen olmaktadır.
Nanotoksikoloji
Nanoboyutlu biyomoleküller düzenli bir şekilde çalışırken nanomalzemeler için aynı şey geçerli olmayabilmektedir. Bu sebeple nanomalzemeler hazırlanırken toksik etkiler çıkmaktadır. Bu toksisite çalışmalarını yapan nanotoksikoloji, toksikolojinin son derece önemli bir çalışma alanıdır. Nanotoksikoloji, nanomateryaller ve canlıların etkileşimleriyle çalışmalar yapmayı hedeflemektedir. Nanomateryaller ile yapılan çalışmalar nanomateryallerin istenilen faydalarının yanında istenmeyen sitotoksik ve genotoksik etkilerinin de olabileceğini göstermektedir. Nanopartiküllerin toksik özellikleri yüzey alanı, çözünürlük, kimyasal kompozisyon, derişim ve maruziyet süresi gibi parametrelere bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Nanoteknolojide organik ve inorganikler olarak nanoparçacıklar iki sınıfa ayrılmaktadır. Organik ve inorganikler nanoyapıların sentezi için farklı fiziksel ve kimyasal yöntemler kullanılmaktadır. Sentezlemede kullanılar bu yöntemler sonucunda toksik bir etki ortaya çıkmaktadır. Kaynaklarına (doğal veya sentetik), boyutlarına (1B, 2B ve 3B), bileşimlerine (karbon bazlı, inorganik, organik ve kompozit/hibrit) ve morfolojilerine (yüksek en boy oranı ve düşük en boy oranı) göre NM’ler etki göstermektedir. Tasarlanmış nanomalzemelerin (ENM’ler) yeni fizikokimyasal özelliklerinden dolayı çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmakla birlikte, ENM’lerin kullanımı insanlarda artan bir maruziyete yol açmakta ve güvenlikaralığı dikkat çekmektedir. ENM’lerin insan vücuduna farklı yollardan (inhalasyon, cilt teması ve intravenöz enjeksiyon yoluyla) girebileceği evrensel olarak kabul edilmektedir.
Sitotoksik Etkileri
Nanomazelemer, hem ökaryot hem de prokaryot hücrelerde ROS oluşumu, mitokondri hasarı, DNA hasarı ve protein denatürasyonu gibi çeşitli yollarla toksisiteye sebep olmakta; sitotoksik ve genotoksik etkileriyle birliktehücresel deformasyonlara yol açmaktadır.
1) Reaktif Oksijen Türlerinin (ROS) Oluşumu
ROS oluşumu, oksijenle reaktif türlerin üretimi ve birikimi arasındaki dengesizlik sebebiyle, hücrelerde ve canlı dokularda oksidatif stres oluşmasına neden olmaktadır. ROS, hem fizyolojik hem de patolojik koşullar sırasında mitokondri tarafından üretilebilmekte vebiyolojik sistemlerin metabolik yan ürünleri olarak kabul edilmektedir. ROS, nanomalzemelerin maruziyeti ile yüksek konsantrasyonlarda oluşum sağlamakta, canlı hücrelerin ve organların detoksifikasyon yeteneğini baskıladığı ve aynı zamanda proteinlere, lipidlere, nükleik asitlere zarar verebileceği, ciddi şekilde hücre ölümüne ve kanser dahil hastalık gelişimine yol açabileceği oksidatif stres (OS) durumu meydanagetirmektedir. Aynı zamanda ROS ile hücredeki organeller ve sitoplazma bozulması gerçekleşmektedir.
2) Mitokondri Hasarı
Nanopartiküller, hücrenin enerji santrali olarak görev gören mitokondriler üzerinde de ciddi toksik etki gösterebilmektedir. Mitokondriyal geçirgenlik geçişi (PT) oluşumu, iç mitokondriyal zarda küçük boyutlu çözünen maddelere ani bir geçirgenlik artışının mitokondri yolağı üzerinden apoptoza yol açtığı hücre ölümünün başlıca nedenlerinden biridir.
Selçuk Üniversitesi – Biyoteknoloji Yüksek Lisans/ Tez Dönemi