Doktorska disertacija
Učinek zaužitih nanovlaken in nanodelcev na epitelij prebavnega sistema preskusnega organizma
Ogledi: 7 | Prenosi: 7
Povzetek
Za inženirska nanovlakna in nanodelce se predpostavlja, da lahko povzročajo celične motnje skladno s paradigmo oksidativnega stresa ali z neposredno interakcijo s celično membrano. Številni avtorji v svojih raziskavah nanovlaken in nanodelcev poročajo o zmožnostih nanovlaken in nanodelcev, da povzročajo različne poškodbe na strukturi in pri delovanju celic, tkiv in organizmov. Celične membrane, mitohodrij in celična jedra so glavna področja primerna za toksičnost, ki jo povzročijo nanodelci. Interakcija nanovlaken in nanodelcev s celičnimi membranami, povzroča poškodbe kot so telesne motnje, nastanek lukenj in stanjšana področja. Poroča se, da kationski nanodelci prehajajo skozi celične membrane s povzročanjem prehodnih odprtin, to je process, ki je nedvomno povezan s citotoksičnostjo.Poznano je, da določena nanovlakna in nanodelci vplivajo na fagocitično sposobnost celic pri v živo izpostavljenih sistemih.
Primeri vključujejo citotoksičnost na alveolarne makrofage v pljučih podgan, fibroblastov v človeški koži, rakaste celice v človeških pljučih, poškodbe jeter pri miših, patološke spremembe v škrgah rib, zmanjšanje nastajanja in aktivnosti nekaterih encimov, kot sta katalaza in glutationskih-S-transferaz, itd.
V številnih člankih je dokazano, da nanovlakna in nanodelci lahko negativno vplivajo na celice, tkiva in organizme. Nekateri učinki so opaženi tudi v okolju vodnih športov.
Namen te študije je bil preskusiti vpliv s hrano zaužitih nanovlaken in nanodelcev na preskusne organizme. Študij naj bi dal odgovore na nekatera vprašanja:
a) Ali zaužita nanovlakna in nanodelci lahko povzročijo morfološke spremembe epitelnih celic prebavnega sistema, kot na primer: sprememba oblike celic, sprememba velikosti celic, odsotnost microvilijev, odsotnost kapljic maščob itd.
b) Po kakšnem času bodo te interakcije odkrite, katera sta minimalna doza in čas izpostavljenosti, ki vplivata na morfologijo celic v prebavnem sistemu.
Za te preiskave smo kot preskusni organizem uporabili Porcellio scaber Latreille,(1809, Isopoda, Crustaceae). Kopenski enakonožci so že bili uporabljeni v številnih raziskavah za preskus učinkov zaužitih nanovlaken in nanodelcev.
Preskusne živali so bile iz različnih še neonesnaženih delov iz okolice Ljubljane. Živali so bile zbrane v vrtovih pod kosi opeke, pod kosi razpadajočega lesa in pod drugimi organskimi odpadki. Za aklimatizacijo so bile živali iz vsake lokacije zadržane v ločenih steklenih posodah, kjer je bila zemlja in stelja iz listja iz njihovega naravnega okolja ter visoka vlažnost.
Prebavne cevi kontrolnih in izpostavljenih živali, po razkosanju, so bile pripravljene po običajnih postopkih za biološke vzorce, za SEM preiskave. Biološki vzorci, pripravljeni za SEM, morajo biti fiksirani in posušeni zaradi visokega vakuuma v komori za vzorec; dodatno morajo biti prekriti s prevodnim nanoslojem iz zlata, da se zagotovi dober kontrast posnetkov. Zaradi visoke ločljivosti FEG-SEM se pričakuje, da bo mogoče opaziti in razložiti morebitne spremembe morfologije celičnih struktur, povzročenih z nanovlakni in nanodelci.
Vrstični mikroskop s Field Emission izvorom elektronov (FEG-SEM) omogoča visoko prostorsko ločljivost ter lahko deluje pri nizki pospeševalni napetosti, kar je nujno za preiskave bioloških vzorcev.
Podatki dobljeni iz preskusov z nanovlakni so pokazali, da nanovlakna učinkujejo na epitelne celice prebavnega sistema. V strukturi epitelija lahko povzročajo različne spremembe, kot so: interakcija z membrano, penetracija v celice, povzročanje lukenj itd. Podatki iz preskusov z nanodelci so pokazali, da nanodelci povzročajo morfološke spremembe površinskih mikrovilijev celic.
Študij interakcije med nanovlakni, nanodelci in celicami pri in vivo preskusu lahko občutno prispeva k znanosti in razumevanju bio-nano interakcij. Za določanje mejne vsebnosti teh snovi v različnih proizvodih sta pomembna količina in čas izpostave. To znanje bo omogočilo oceno mejne vsebnosti za uporabo nanomaterialov v človeškem življenju.
V tem primeru so bili odkriti in dokumentirani medsebojni vplivi. Za ugotovitev potenciala nanovlaken in nanodelcev, njihovega učinkovanja in povzročanja sprememb v različnih organizmih, so potrebna nadaljnja proučevanja bio-nano interakcije, kot tudi preiskave toksičnosti.