بخشی از مقاله
چکیده
نانوذرات به طور گسترده در زندگی مدرن استفاده می شود که به علت خواص منحصر به فرد آن ها از قبیل اندازه کوچک و سطح بزرگ است. این ویژگی ها باعث شده که در بسیاری از واکنش های بیولوژیکی و موجودات زنده وارد شده و اثرات مخربی را ایجاد کنند. نانوذرات دی اکسید تیتانیوم در پزشکی، دارویی، مواد غذایی، آرایشی و بهداشتی و مهندسی کاربرد دارند. بنابراین شناخت سمیت آن ها در بدن مهم هست.
در این مطالعه، 18 سر موش سفید از نژاد بالب سی به طور تصادفی به 3 گروه تقسیم شدند: گروه کنترل و دو گروه تجربی. گروه های آزمایشی، محلول حاوی 100 و 200 میلی گرم بر کیلوگرم نانوذرات دی اکسید تیتانیوم به صورت داخل صفاقی به مدت 3روز پشت سر هم دریافت کردند و بعد از خونگیری میزان فاکتور های خونی و بیوشیمیایی مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج نشان داد که نانوذرات دی اکسید تیتانیوم سلول های خونی را از جمله سلول های سفید خون را در دوز های پایین کاهش و در دوز های های بالا افزایش داده است. و میزان نوتروفیل و لنفوسیت و کراتینین کاهش یافته است. میزان گلوکز در غلظت 100 میلی گرم بر کیلوگرم افزایش داشته ولی در 200 میلی گرم بر کیلوگرم کاهش یافته است. این نتایج سمیت نانوذرات دی اکسید تیتانیوم را تایید کرد.
مقدمه
فناوری های نانو ابتکار مهم و تکنیک امیدوارکننده در زمینه های علوم مولکولی است که باعث شده در پزشکی، کشاورزی، صنعتی، ساخت محصولات، بخش نظامی و ... استفاده شود
با این حال قرار گرفتن مصرف کننده گان و گروه های حساس در معرض آن ها، نگرانی در مورد تولید و استفاده از آن ها را افزایش می دهد.
نانوذرات موادی هستند که حداقل یکی از ابعاد آن ها در مقیاس نانومتری است
با تبدیل میکروذرات به نانوذرات، برخی خواص فیزیکی از جمله نسبت سطح به حجم و رسیدن به قلمرو و اثرات کوانتومی تغییر خواهد کرد. افزایش سطح نسبت به حجم موجب برتری رفتار اتم های خارجی نسبت به اتم های داخلی می شود. این رفتار بر خواص شیمیایی ذرات تاثیر می گذارد. هنگامی که ذرات به اندازه ی کافی کوچک می شوند. آن ها رفتار و خواص میکانیک کوانتومی جدید از خود نشان می دهند
اگر چه قطر نانوذرات حداکثر از 100 نانومتر تجاوز نمی کند، آن ها قادر هستند به سلول ها نفوذ کرده و درعملکرد آن ها از طریق چندین مکانیسم داخل سلولی تداخل ایجاد کنند
یکی از مکانیسم های کلیدی سمیت نانوذرات، تولید گونه های فعال اکسیژن است. این عوامل باعث عدم تعادل ردوکس در داخل سلول ها می شوند که یک نتیجه از افزایش گونه های فعال اکسیژن داخل سلولی و کاهش عوامل آنتی اکسیدانی است. گونه های فعال اکسیژن مولکولی بسیار واکنش پذیر است و می تواند هموستاز محیط را به هم زده و باعث شکست لیپیدی شوند و به اسیدنوکلئوئیک آسیب وارد کنند.
استفاده صنعتی نانوذرات اکسید فلزی به سرعت در طی چندین دهه ی اخیر افزایش یافته است. دی اکسید تیتانیوم با اندازه ذرات بیشتر از 100 نانومتر، و به صورت پودری سفید رنگ و بی بو است. [4] این نانوذرات با توجه به عملکرد نوری و الکتریکی خاص خود، دارای طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی در زمینه های بسیاری از ابزار تشخیصی و درمانی هستند.
نانوذرات دی اکسید تیتانیوم در حال حاضر به صورت صنعتی در محصولات متعدد مصرفی از جمله رنگ ها، مواد غذایی، مواد آرایشی و بهداشتی، کرم های ضد آفتاب موضعی [7]، خمیر دندان، ضد عفونی کننده های محیط زیست ، درمان تومور، دارورسانی و انتقال ژن به سلول و بافت ها استفاده می شود. [8] این نانوذرات به دو شکل عمده ی ساختارهای بلوری به نام روتیل و آناتاز وجود دارند و هر دو سمی هستند ولی فرم آناتاز ممکن است سمیت بیشتری نسبت به روتیل داشته باشد.
شواهد زیادی در مورد خطرات بالقوه ی دی اکسید تیتانیوم بر سلامتی و محیط زیست به دلیل خواص فیزیکی منحصر به فرد مانند اندازه کوچک، سطح بزرگ، ترکیب شیمیایی، شکل و واکنش پذیری بالا وجود دارد. [4] این مواد از طریق راه های مختلف از جمله استنشاق، القای داخل تراشه ای، نفوذ پوستی، دهانی و دندان وارد بدن می شوند.
مطالعات آزمایشگاهی نشان می دهد که نانوذرات دی اکسید تیتانیوم می تواند به راحتی در سراسر بدن توزیع شده و از غشای سلولی نفوذ کرده و وارد میتوکندری می شود و در مسیرهای انرژی میتوکندری شامل فسفریلاسیون اکسیداتیو و گلیکولیز اختلال ایجادکرده و درنتیجه گونه های فعال اکسیژن ایجاد شده موجب آسیب سیتوکین و کاسپاز می شود. و منجر به سمیت ژنی از طریق آسیب به اسیدنوکلئوئیک و جهش در آن ها می گردد.
بنابراین در این مقاله تاثیر نانوذرات دی اکسید تیتانیوم را روی فاکتورهای خونی و بیوشیمیایی بررسی می کنیم.
مواد و روش ها خواص نانوذرات دی اکسید تیتانیوم: نانوذرات دی اکسید تیتانیوم از پیش گامان نانومواد مشهد خریداری شد. خواص نانوذرات به شرح زیر است. به صورت پودری سفید رنگ به اندازه 20 نانومتر و خلوص %99 است. جهت تهیه دوزهای مورد نظر، نانوذرات تیتانیوم دی اکسید در آب مقطر تحت امواج فراصوت به مدت 20 دقیقه حل گردید.
تهیه موش ها و تیمار آن ها: 18 موش سفید نر نژاد بالب سی، با SPSS مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. سطح P< 0.05 از نظر آماری معنی دار در نظر گرفته شد.
نتایج در این مطالعه نتایج تزریق نانوذرات دی اکسید تیتانیوم به موش های نژاد بالب سی در جدول زیر نشان می دهد که سلول های سفید خون در غلظت پایین - - 100 کاهش یافته و در غلظت های بالا - - 200 افزایش یافته است. میزان هموگلوبین، سلول های قرمز خون، پلاکت، هماتوکریت و متوسط هموگلوبین هر گلبول قرمز تغیر قابل ملاحظه ای نداشته ولی میزان نوتروفیل و لنفوسیت کاهش یافته است. گلوکز در غلظت 100میلی گرم بر کیلوگرم افزایش داشته ولی در 200 میلی گرم بر کیلوگرم میزان آن کاهش یافته است و همچنین غلظت کراتینین کاهش یافته است.
جدول :1 غلظت فاکتورهای خونی و سرمی در گروه شاهد و آزمایشی دریافت کننده نانوذرات دی ا کسید تیتانیوم
وزن 40-35 گرم از خانه حیوانات دانشکده دامپزشکی دانشگاه تهران بخش تکثیر و پرورش حیوانات آزمایشگاهی خریداری شد. موش ها در قفس مخصوص و در درجه حرارت22 1 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی 10 - 60 درصد ، نوری 12 ساعت روشنایی و 12 ساعت تاریکی قرار گرفتند.
غذا و آب کافی در طول مدت آزمایش به آسانی در دسترس حیوانات قرار گرفت و ملاحظات اخلاقی در زمینه کار با حیوانات آزمایشگاهی رعایت شد. حیوانات به طور تصادفی به 3 گروه شش تایی تقسیم شدند: گروه کنترل به میزان 1 میلی لیتر آب مقطر دریافت کردند تا تاثیر شوک حاصل از تزریق در گروه های تیمار و کنترل یکسان شود و دو گروه آزمایشی با دوزهای 100 و 200 میلی گرم بر کیلوگرم وزن بدن مورد بررسی قرار گرفت. تزریقات به مدت 3 روز پشت سر هم و به صورت داخل صفاقی تکرار شد. روز 4 موش ها با استفاده از کتامین و زایلزین به میزان 1 به 3 بیهوش شدند. سپس خونگیری از طریق قطع سر انجام گرفت.
آزمایش های خونی و بیوشیمیایی خون: نمونه خون در لوله حاوی هپارین به عنون ضد انعقادی جمع آوری شد. پارامترهای خونی از جمله سلول های سفید خون، سلول های قرمز خون، پلاکت، هموگلوبین، هماتوکریت، حجم متوسط هر گلبول قرمز، متوسط هموگلوبین هر گلبول قرمز و میانگین غلظت هموگلوبین هر گلبول قرمز با استفاده از دستگاه سل کانتر مورد بررسی قرار گرفت. سپس برای تعیین پارامترهای بیوشیمیایی خون، نمونه خون برای لخته شدن به مدت یک ساعت در دمای اتاق قرار گرفت. سپس نمونه به مدت 10 دقیقه با سرعت 4000 دور در دقیقه سانتریفوژ گردید تا سرم از لخته جدا شود. بعد از جداسازی سرم از لخته خون با کمک سمپلر، میزان گلوکز و کراتینین از طریق کیت گلوکز و کیت کراتینین با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر اندازه گیری شد.
آنالیز آماری: نتایج به دست آمده به صورت میانگین 1 انحراف معیار مشخص شد. نتایج بر اساس آزمون t و با استفاده از نرم افزار
نمودار :1 مقایسه میانگین تعداد گلبول های سفید در گروه های کنترلی و آزمایشی با دوزهای 100و 200 میلی گرم بر کیلوگرم. تعداد گلبول های سفید در گروه های 100و mg/kg200 بی معنی است
نمودار :2 مقایسه میانگین تعداد نوتروفیل در گروه های کنترلی و آزمایشی با دوزهای 200 .100 میلی گرم بر کیلوکرم. تعداد نوتروفیل در 100 بی معنی و در mg/kg 200 معنی دار است
نمودار :3 مقایسه میانگین تعداد لنفوسیت در گروه های کنترل و آزمایشی با دوزهای 100و 200 میلی گرم بر کیلوگرم. تعداد لنفوسیت در 100 معنی دار و در mg/kg 200 بی معنی است
نمودار :4 مقایسه میانگین میزان کراتینین در گروه های کنترلی و آزمایشی با دوزهای 100و 200 میلی گرم بر کیلوگرم. میزان کراتینین در گروه های 100و mg/kg200 بی معنی است
نمودار :5 مقایسه میانگین میزان گلوکز در گروه های کنترلی و آزمایشی با دوزهای 100و 200 میلی گرم بر کیلوگرم. میزان گلوکز در 100 و 200 mg/kg است
بحث فاکتورهای خونی مانند سلول های سفید خون، سلول های قرمزخون، پلاکت، هموگلوبین، هماتوکریت، حجم متوسط هر گلبول قرمز، متوسط هموگلوبین هر گلبول قرمز، میانگین غلظت هموگلوبین هر گلبول قرمز، لنفوسیت، مونوسیت و نوتروفیل و فاکتورهای بیوشیمیایی مانند کراتینین و گلوکز تحت تاثیر عوامل بیرونی ممکن است دچار تغییر شوند. بر اساس کارهای انجام یافته نانوذرات نیز می توانند باعث این تغییرات شوند. این تغییرات در جهت افزایش و یا کاهش فاکتورهای مختلف عمل می کند. در این تحقیق نتایج حاصل نیز موید این تغییرات است.
آنالیز نتایج حاصل از تاثیر نانوذره ی دی اکسید تیتانیوم روی سلول های سفید نشان می دهد که این ماده در دوزهای بالا - 200 - افزایش یافته و می تواند به علت تاثیر نانوذرات بر سیستم لنفاوی باشد که موجب ایجاد التهاب در غدد لنفاوی شده و این التهاب ایجاد شده در گره لنفاوی موجب افزایش تعداد سلول های سفید خون می شود که ژیاوینق زو و همکارانش در سال 2013 گزارش کردند که سلول های سفید خون در اثر دوز های بالای نانوذرات دی اکسید تیتانیوم افزایش یافته استولی داسال واسانتاراجات و همکارانش در سال 2015 به این نتیجه رسیدند که این نانوذرات هیچ تغییر قابل توجهی در سلول های سفید خون ایجاد نمی کنند
در مطالعه ما میزان لنفوسیت کاهش یافته است. که می تواند به علت ورود نانوذرات به جربان خون باشد که بلافاصله جذب پروتئین های پلاسما و سلول های ایمنی شده، جذب نانوذرات از طریق مسیرهای مختلفی مانند همولیز و ترومبوسیتی و سیستم کمپلمان اتفاق می افتد. این مسیرها باعث فعالیت های متعددی مانند کاهش تعداد سلول های خونی، خواص ضد میتوزی، تحریک استرس اکسیداتیو ، کاهش فعالیت آنتی اکسیدانی و افزایش تعداد سلول های درگیر در فرایندهای ایمنی بدن شوند و همچنین محققان دریافتند که نانوذرات به طور قابل توجهی موجب شکستگی اسید نوکلئویئک لنفوسیتی شده و با تولید گونه های فعال اکسیژن، انتهای -N استیل سیستئین را مهار کرده و به اسید نوکلئویئک آسیب وارد می کند.که یالینق سوی و همکارانش در سال 2012 به این نتیجه رسیدند که تعداد لنفوسیت ها کاهش می یابد.
