Teknolojik gelişim ile birlikte duymaya başladığımız bir ölçü birimi "nanometre"'dir. $1$ nanometre ($\text{nm}$), metrenin milyarda biridir.

Dünyanın çapını $1\text{ metre}$ kabul edersek, $10\text{ kurus¸}$ kabaca $1\text{ nanometreyi}$ temsil etmektedir.

Örnekleri çoğaltırsak:

• $1\text{ nanometre}$, insan saçının $1/80.000$ kalınlığına eşittir.

• 10 tane H+ atomu yan yana geldiğinde $1\text{ nanometre}$ olmaktadır.

• COVID-19 virüsü $100\text{ nm}$ çapındadır.

 

Nanopartikül, çapları $1$ ile $100\text{ nm}$ arasındaki partikülleri tanımlamaktadır.

Nanopartiküllerden oluşan materyallere ise "nanomateryal" denilmektedir.

Nanoteknoloji ise nanomateryaller olarak bilinen yeni malzemeler geliştirme bilimidir. Nanomateryaller, yapıldıkları nanopartiküllerin kaynaklarına göre inorganik, organik ve karbon nanomateryallerden oluşmaktadır.

Nanopartiküller, makro muadillerine göre boyutları oldukça düşük ancak yüzey-hacim oranları oldukça fazladır. Bu durum, nanopartiküllere makropartiküllerden bazı üstünlükler sağlamaktadır.

Nanopartiküllerin benzersiz fizikokimyasal özellikleri, tıp ve endüstri alanında geniş kullanım imkânları sağlamaktadır. Bununla birlikte, nanopartiküller üzerine yapılan son araştırmalar, bunların maalesef çevresel ekosistemler ve canlı organizmalar üzerinde potansiyel toksik etkilere sahip olduğunu göstermektedir. Nanopartiküllerin giderek artan endüstriyel üretimleri ve uygulanması, ekosisteme daha yoğun salınmalarına yol açarak ekosistemdeki biyotik ve abiyotik bileşenleri daha fazla etkilemektedir.

Nanometre büyüklüğündeki partiküllerden oluşan materyallerin optik, manyetik, kimyasal, elektriksel ve yapısal özellikleri bunlara çok daha hafif olma, ısı ve elektriği daha yüksek iletkenlik, çok sert ve kuvvetli bir yapıya sahip olma gibi özellikler kazandırmaktadır. Bu nedenle bunların bulunuşu $3.$ Endüstriyel Devrim olarak tanımlanmaktadır. Nanopartikül endüstrisi, multi milyar dolarlık bir pazar ile hızla trilyon dolarlara ulaşmaktadır. Günümüzde kullanılmadığı bir alan neredeyse yoktur.

Kullanım Alanları

• Tekstil Sektörü: Teknik ve medikal tekstiller, kendi kendini temizleyen tekstil ürünleri, $\text{UV}$ bloke eden tekstiller, kendi kendine ısı üreten tekstiller, boya/su tutmayan tekstiller, ütü gerektirmeyen tekstiller gibi alanlarda kullanılır. Nanopartiküller tekstil kalitesini ve direncini artırırken, devrimsel özellikler de sağlamaktadır. Örneğin, karbon nano tüpler tekstil fiberlerine elektrik-ısı üretimi özellikleri kazandırmaktadır. Silika nanopartiküller tekstil fiberlerinin üzerini kaplayarak fiberlerin leke tutmasını ya da ıslanmasını engellemektedir. Gümüş nanopartikülleri taşıyan çoraplar ayaklarda mantar gelişimini engellemektedir.

• Biyomedikal Sektör: İlaç sektörü, tanısal teknolojiler, yara örtüleri, diş seramikleri, kanser tedavisi, hipertermi tedavileri gibi alanlarda kullanılır. Nanopartiküllerin biyolojik uygulamalarda en fazla tercih edilme nedenleri, optik ve manyetik üstünlükleridir. Tıbbi amaçlı kullanım alanları şunlardır:
  • Teşhis için floresan biyolojik etiketleme
  • İlaç ve genetik terapötiklerde taşıyıcı sistemler
  • Patojenlerin saptanması
  • Proteinlerin tespiti
  • Doku mühendisliği
  • Isıtma yoluyla tümör hücrelerinin yok edilmesi (hipertermi)
  • Hücre sınıflandırması
  • Manyetik rezonans görüntüleme için kontrast artırma
  • Fagokinetik çalışmalar

• Antimikrobiyal Olarak Nanopartiküller: Gümüş, titanyum dioksit ve çinko oksit gibi nanopartiküller, kozmetik, kişisel bakım, gıda ve endüstriyel ürünlerde antimikrobiyal uygulamalarda kullanılmaktadır. Kullanım alanları ve özellikleri: 
  • Gümüş Nanopartiküller: Çeşitli patojenlere karşı geniş spektrumlu bir antimikrobiyal aktiviteye sahiptir. Özellikle yaraların ve yanıkların iyileştirilmesinde enfeksiyonu önlemek için bandaj, kateter ve diğer malzemeler gibi sağlıkla ilgili ürünlerde katkı maddesi olarak kullanılır.
  • Titanyum Dioksit (TiO2​) Nanopartikülleri: Kozmetikte, güçlü mikrop öldürücü özellikler sergileyen filtrelerde ve bir antimikrobiyal ajan olarak gümüş ile birlikte kullanılır. Titanyum dioksit ve gümüş, atık su arıtımında da kullanılmaktadır.
  • Çinko Oksit ($\text{ZnO}$) ve Bakır Oksit ($\text{CuO}$) Nanomalzemeler: Antimikrobiyal özelliklerinden dolayı çeşitli medikal ve cilt kaplamalarına dâhil edilmektedir.
  • Çinko Oksit Nanopartiküller: Hastanelerde duvar kâğıtlarında antimikrobiyal olarak kullanılmaktadır. Çinko oksit, antibakteriyel özellikleri nedeniyle kremler, losyonlar ve merhemlerdeki dermatolojik uygulamalar için çok uygun bir aktif bileşendir.
• Kozmetik ve Cilt Bakım Ürünleri: 

• Yiyecek Sektörü:  Gıda endüstrisinde nanomateryaller; miseller, lipozomlar, nanoemülsiyonlar, biyopolimerik nanopartiküller ve küpler gibi nanopartiküller ve nanosensörlerdir. Bunlar, besinlerdeki koruyucular, tatlandırıcılar gibi bileşenleri taşımak ve gıdaların raf ömrünü uzatmak ve güvenliğini sağlamak için artan oranlarda kullanılmaktadır. Ayrıca gıdanın besleyici değerini ve kalitesini artırdığı da bilinmektedir. Örneğin, nutrasötikler içeren nanokapsüller yemeklik yağa dâhil edilir, lezzet artırıcılar nanoenkapsüle edilir ve kimyasalları seçici olarak bağlama ve çıkarma kabiliyetine sahip nanopartiküller gıdalarda kullanılır. Nanopartiküller ayrıca gıda ambalajı için de kullanılmıştır. Biyonanokompozitler, gıda paketlemesinde kullanılan gelişmiş mekanik, termal ve gaz bariyeri özelliklerine sahip hibrit nano yapılı malzemelerdir. Gıdanın korunması ve raf ömrünün uzatılmasının yanı sıra, bu biyonanokompozitler plastiklerin ambalaj malzemesi olarak kullanımını en aza indirdikleri için çevre dostu olarak kabul edilmektedir.
• Diğer Kullanım Alanları: 
  • Yenilenebilir Enerji: Piller, hidrojen yapımı ve saklanması gibi alanlarda kullanılır.
  • Çevrenin Korunması: Atık sular ve havanın temizlenmesi gibi alanlarda kullanılır.
  • Nanotüpler: Elektronik, uzay teknolojisi, $\text{GDO}$ besinler, optik ve tıpta çok geniş bir kullanım alanı bulmuştur.
  • Elektronik, Haberleşme ve Bilişim Sektörü: Kuantum bilgisayarlar, mıknatıslar, bilgi depolama üniteleri gibi alanlarda kullanılır.
  • Endüstri: Nano boyalar, süper iletkenler gibi daha sayamayacağımız milyonlarca yeni ürün mevcuttur.

Tüm bu gelişmeler çok mükemmel görünmekle birlikte, dikkatli olmalıyız çünkü problem nanopartiküllerin boyutlarıdır.

İnsan hücreleri nanopartiküllerden büyüktür, ortalama $1000\text{ nm}$ kadardır. Ancak hücresel $\text{DNA}$ yaklaşık $2\text{ nm}$ ve kanda oksijen taşıyan hemoglobin proteini $5.5\text{ nm}$ ile nanopartiküllere çok yakındır.

Nanopartiküllerin tüm endüstriyel sektörlerde kullanımı arttıkça, bunlar solunum, sindirim ve deri emilimi ile vücudumuza, organlarımıza, dokularımıza hatta hücrelerimize girmektedir. Burundan solunan nanopartiküller, burunda koku soğanı yoluyla merkezî sinir sistemine doğrudan erişebileceği gibi, dolaşımdaki nanopartiküller kan-beyin bariyerini de geçebilmektedir.

Vücuda Giriş Yolları ve Potansiyel Hasarlar

Deri Yoluyla Emilim: Deri yolu ile alınan bu nanopartiküller, dermiste fotokatalitik aktiviteyi ortaya çıkararak cilt hücrelerinde serbest radikallerin oluşmasına, $\text{DNA}$ hasarına, hücre fonksiyonlarının bozulmasına ve hücre canlılığının kaybına neden olabilir. Dermiste bulunan nanopartiküller, deri makrofajları ve Langerhans hücreleri yoluyla en yakın bölgesel lenf düğümlerine taşınmaktadır. Bu durum, immün sistemde immünomodülasyon konusunda endişeleri artırmaktadır.

Sindirim ve Solunum Yoluyla Emilim: Gıdaların hazırlanması ve paketlenmesinde kullanılan nanopartiküller yutulduğunda sindirim sisteminin, solunum nanopartikülleri ise solunum sisteminin iç yüzeyini kaplayan mukoza hücreleri tarafından emilir. Bu emilim partiküllerin boyutuna bağlıdır. Emilim sonrası kan dolaşımına girebilirler ve sistemik dolaşım ile organlara dağılırlar.

Hücresel Toksisite Mekanizmaları

Nanopartiküllerin biyolojik etkileri, hem fiziksel hem de kimyasal etki mekanizmalarından kaynaklanmaktadır. Serbest oksijen radikallerinin üretimi, toksik iyonların çözünmesi ve salınması, elektron/iyon hücre zarı taşıma aktivitesinin bozulması, kataliz yoluyla oksidatif hasar gelişimi, lipit peroksidasyonu ve yüzey aktif madde özellikleri hücresel hasara neden olan etkenler arasındadır. Bu süreçler hücre hasarına ve sonunda hücre ölümüne neden olmaktadır.

Nanopartiküller hücresel $\text{DNA}$ hasarı yapmaktadır. Örneğin titanyum dioksit ve silika nanopartiküller, hücre içi nükleusa direkt geçebilir ve $\text{DNA}$'da hasar yapabilmektedir.

Kozmetik Riskler

Günümüzde kozmetik ürünlerin geliştirilmesi için çeşitli nanomateryaller/nanopartiküller giderek daha fazla kullanılmaktadır. Bu formülasyonlar ürünlerde faydalar sağlarken bazı riskler de getirmektedir.

Kozmetiklerde Kullanılan Nanomateryaller

• Lipozomlar (Liposomes): Doğal ya da yarı sentetik fosfolipitlerden oluşan iki katmanlı nanoküreciklerdir. İçlerinde kozmetik ürünlerin asıl aktif maddeleri olan vitamin, mineral, antioksidan ve antiaging materyaller bulunmaktadır. Lipozomlar, bu aktif maddelerin deriden geçişini sağlamaktadır. Kozmetiklerde buna benzer taşıyıcı sistemler kullanılmaktadır (transferozom, niozom ve etozom gibi).

• Nanometaller: Gümüş ve altın gibi nanometaller; kozmetik ürünlerde, deodorantlarda ve diş macunlarında yüksek verimlilik ve antibakteriyel etkileri nedeniyle kullanılmaktadır.

• Katı Yağ Nanopartikülleri: Bunlar nano boyutlu lipit damlacıklarıdır. Kozmetikler içerisindeki aktif bileşenleri bozulmaya karşı korurken, bunların deriye kontrollü salınımını ve deri tarafından kontrollü emilimini sağlamaktadır. Bunlar ayrıca derinin nemlenmesini ve bazı kimyasal güneşten koruyucu aktif bileşenlerin etkinliğini artırmaktadır.

• Nanoemülsiyonlar: Başka bir sıvı içinde homojen olarak dağılmış nano ölçekli sıvı damlacıklarından oluşan yapıdır. Böylece bu damlacıklar deri ile geniş bir temas alanı sağlar ve kozmetik aktif bileşenler için taşıyıcı görevi görebilir. Nanoemülsiyonların daha küçük damlacık boyutu, daha yüksek verimlilik ve kararlılığın yanı sıra ürüne daha fazla şeffaflık sağlar.

• Nanokapsüller: Sulu veya yağlı bir fazda dağılmış polimerik nano yapılardır. Bu formülasyonlar, $\text{D}$ vitamini veya güçlü kozmetik aktif bileşenler gibi bazı hassas aktif maddeler için mükemmel taşıyıcılar olarak kabul edilir.

• Diğerleri: Yukarıdakilerin dışında kozmetik formülasyonlarda nanokristaller, dendrimerler, küpler, hidrojeller gibi birçok nano yapı türü kullanılmaktadır.

Nanopartiküller içerisinde en sık kullanılanlar aşağıda özetlenmeye çalışıldı.

Gümüş İçeren Nanopartiküller ($\text{Ag NP}$)

Gümüş nanopartiküller ($\text{Ag NP}$), geniş endüstriyel uygulamaları ile en ticarileştirilmiş nanomateryal olmuştur. Antimikrobiyal özelliği, tıbbi cihazlarda, cerrahi ve yara sargılarında ve yara örtülerinde kullanılmaktadır.

Toksikolojik Etkiler ve Mekanizmalar

İnsan hücrelerinde $\text{Ag NP}$'ye maruz kalmanın etkisini anlamak için, insan mezenkimal kök hücrelerinde $\text{Ag NP}$'nin neden olduğu $\text{DNA}$ hasarını, hücre ölümünü ve fonksiyonel bozukluğu değerlendirmek üzere bir çalışma yapılmıştır.

• $\text{Ag NP}$'nin hücrelere 10mg / ml konsantrasyonda maruz bırakıldığında hücre sitoplazmasına ve çekirdeğe dağıldığı gösterilmiştir.

• $\text{DNA}$ hasarının 0,1 mg / ml konsantrasyonunda meydana geldiği ortaya konulmuştur. Bu nedenle $\text{Ag NP}$'ler hücrelerde hem hücre ölümüne hem de hücre genomuna toksik etkilere sahiptir.

• Yüksek gümüş iyonları ($\ge \%5.5$), düşük gümüş iyonlarına ($\le \%2.6$) göre daha az toksiktir.

• Gümüş nanopartiküllere maruz kalan hücrelerde mitokondriyal toksisite gelişmektedir.

Toksisitenin Boyut ve Hücre Tipine Bağlılığı

Gümüş nanopartiküllerin toksisitesi partiküllerin boyutları ile ilişkilidir. Parçacık boyutunun $\text{Ag NP}$'lerin sitotoksisitesi, iltihabı, genotoksisitesi ve gelişimsel toksisitesi üzerindeki etkisi, $20\text{ nm}$'lik $\text{Ag NP}$'lerin daha büyük nanopartiküllerden daha toksik olduğunu ortaya çıkarmıştır. Ancak, $20\text{ nm}$ boyutlu $\text{Ag NP}$'ler, fibroblastlarda makrofajlara göre daha fazla sitotoksiktir. Bu da gümüşün hücre hasarını tetikleme gücünün hem hücre tipine hem de büyüklüğüne bağlı olduğu anlamına gelmektedir. Gümüş nanopartikülleri, iyon-reaktif tiyol içeren bileşiklerin varlığında hücreler üzerinde daha toksiktir.

Kozmetik ve Kişisel Bakım Ürünlerinde Kullanım

Nano partiküller, kozmetik ve kişisel cilt bakım ürünlerinde ürünün duyusal özellikleri ve stabilitesini artırmak için kullanılmaktadır.

• Örneğin nano çinko oksit ve titanyum dioksit, kozmetik formülasyona daha iyi bir his, uygulama yerine daha yüksek yayılma özelliği kazandırmakla kalmaz, aynı zamanda daha iyi güneşten koruma da sağlamaktadır.

• Benzer şekilde ürünlerdeki nano gümüş, ürüne daha gelişmiş antimikrobiyal spektrumu ile koruyucu özellik sağlamaktadır.

• Gümüş nanopartiküllerinin günümüzde kozmetik ve cilt bakım ürünlerinde $\%12$ oranında kullanıldığını görmekteyiz.

• $\text{Nano gu¨mu¨s¸}$ ayrıca antibakteriyel, anti grip ve kanser önleyici etkisi nedeniyle diyet takviyesinde kullanılmaktadır.

Deri Emilimi ve Güvenlik Tartışmaları

Nano boyutlarda gümüşün kozmetik ürünler, kişisel bakım ürünlerine dâhil edilmesi deri tarafından yüksek emilme riskini, deride olumsuzlukları ve vücuda nüfuz etmesi ile olası toksisite veya güvenlik sorunlarını da getirmektedir.

• Bilimsel çalışmalarda bu partiküllerin toksisitesi konusunda maalesef oy birliği olmadığı gibi, güvenliği konusunda çelişkili iddialar ve uzlaşı eksikliği bulunmaktadır. Ancak nanopartikül gümüşün deri tarafından emilimi ve vücut sistemine geçişi çok net olarak ispatlanmıştır.

• Vücudumuzda nano partiküler gümüş, hücresel yapılara (hücre duvarı başta olmak üzere) ve $\text{DNA}$'ya zarar getirebilirler. Ancak bazı çalışmalarda gümüş nanopartiküllerin kan dolaşımından hızla uzaklaştırıldığı, bu nedenle vücuda toksisitesinin önemli ölçüde düşük olduğu iddia edilmektedir. Hatta gümüş nanopartiküllerin atopik dermatit gibi bazı cilt hastalıklarını koruyabildiği de bildirilmektedir.

Emilimi Etkileyen Faktörler

Deri biyolojik yapısı ile yarı geçirgendir. Bu nedenle nanomalzemelerin deriden geçişinin çok kolay olmayacağını düşünebiliriz. Ancak nanopartiküllerin deri tarafından emilimi nanopartiküllerin boyutlarına ve deri bütünlüğüne de bağlıdır. Derinin hasarlandığı koşullarda gümüş nanopartikülleri cilde nüfuz edebilir.

• Deri yüzeyine uygulandığında $\%0.2-2$ oranlarda deriye geçiş gösterilmiştir. Bu seviyelerde gümüş nanopartiküllerinin herhangi bir sistemik toksisite göstermediği belirtilmektedir.

• Gümüş nanopartikülleri ile yapılan çalışmalarda, nanopartiküllerin çapları $20-200\text{ nm}$ arasında ise sağlam veya kısmen hasar görmüş deriyi geçemedikleri; $10\text{ nm}$'den küçük nanopartiküllerin derinin en üst katmanı olan stratum korneumun daha derin katmanına ulaşabilirken, $40\text{ nanometreden}$ büyük olanların ancak stratum korneum içine sadece $5-8 \text{ \mu m}$ derinliğe ulaşabildiği gösterilmiştir.

• Bu ürünler içerisindeki diğer nanopartiküllerden krom, titanyum dioksit (TiO2​) ve çinko oksit ($\text{ZnO}$)'in de stratum korneumdan daha derine nüfuz etmediği gösterilmiştir.

Antimikrobiyal Etki Mekanizması

Gümüşün gümüş iyonları salınımı ile bakteri ve mantar mikroorganizmaları hücre duvarını bozabildikleri eskiden beri bilinmektedir. Gümüş nanopartikülleri antibakteriyel özelliklerinden dolayı kozmetikte hatta tedavide (akne tedavisinde) kullanılmaktadır. Bu özellikleri nedeniyle gümüş nanopartikülleri kişisel bakım ürünleri olan diş macunları ve şampuanlarda bile kullanılmaktadır.

Gümüş nanopartiküllerin antimikrobiyal aktivitesinin gümüş iyonlarının salınmasına bağlı olabileceği gibi, yalnızca solüsyondaki gümüş iyonlarının salınmasıyla açıklanamayan ek etki mekanizmasının olabileceği ileri sürülmektedir.

• Gümüş nanoparçacıklar bakteri hücre zarına bağlanarak bakteri içerisine girmektedir. Bakterinin solunum zincirini ve hücre bölünmesini bozar ve bakteri hücresi nekroza uğramaktadır. Serbest kalan gümüş nanopartikülleri yeni bakterileri yok ederek bakterisidal etki göstermektedir.

• Gümüş nanopartikülleri, Escherichia coli, Bacillus subtilis, Vibria cholera, Pseudomonas aeruginosa, Syphillis typhus ve S. aureus dâhil olmak üzere birçok mikroorganizmaya karşı potansiyel antimikrobiyal etkiler göstermektedir.

• Gümüş nanopartiküllerin mikroroganizma yüzeyinde serbest radikaller üretebildikleri, bunların da antimikrobiyal aktiviteden sorumlu olabileceği düşünülmektedir.

Antifungal Etki

Gümüş nanopartikülleri mantarlardan Trikofiton mentagrophytes ve Candida türlerine (C. albicans, C. tropicolis, C. glabrata, C. parapsilosis ve C. krusei gibi) karşı önemli antifungal aktivitelere sahiptir. Gümüş nanopartiküller, mantar hücresinin zarf yapısını bozar ve mantar hücrelerinde hasara yol açar.

Etkinliği Artıran Faktörler ve İyileştirici Özellikler

• Boyut: Nanopartiküllerin antimikrobiyal etkinlikleri nanopartiküllerin boyutuna bağlıdır. Boyut daha küçüldüğünde daha etkili olmaktadırlar. Parçacığın boyutu küçüldükçe, yüzey alanı artarak aktivitelerinin artmasına neden olmaktadır. Daha küçük partikül boyutunun daha fazla antibakteriyel etkiye sahip olduğu belirtilmiştir.

• İyileştirici ve Anti-inflamatuar Özellikler: Nano gümüş benzer şekilde iyileştirici özelliğe sahiptir ve cilt dokusunu onarır. $\text{Ag NP}$'lerin ayrıca anti-inflamatuar özellikleri vardır. Gümüş, deri yüzeyine uygulandığında yaraların iyileşmesinde olumlu özelliklere sahiptir. Bu uygulama sırasında gümüş nanopartiküller kullanılırsa deride dermis hücrelerinin yenilenme sürecini güçlendirerek daha hızlı yara iyileşmesi sağlarlar. Bu, deride kötü yara iyileşmesini (skar oluşumunu) önlemektedir. Bu özellikler, nano partiküler gümüşün anti-inflamatuar etkisi ile olmaktadır.

• Hazırlanma Şekli: Nanopartiküllerin antimikrobiyal etkinliği hazırlanma şekline de bağlıdır. Örneğin, ortalama boyutu $7.6\text{ nm}$ olan aljinatla hazırlanan gümüş nanopartikülleri en yüksek antibakteriyel aktiviteye sahiptir.

Güncel Endişeler ve Öneriler

$\text{Cilt/sac¸ bakımıu¨ru¨nleri, tekstil u¨ru¨nleri}$ ve $\text{c¸amas¸ır deterjanlarının}$ hazırlanması sırasında bileşenlerin uygun koşullarda ve oranlarda kullanılmasına özen gösterilse de içeriklerindeki nano partiküllerin temas yüzeyleri olan deriden emilme riskleri endişe vericidir.

Gümüş nanopartiküllerinin solunduğunda solunum yolu ile akciğerlerdeki etkileri halen tartışmalıdır. Ancak $\text{COVID-19}$ pandemisi sırasında nano gümüş partikül içeren dezenfektanların ortamlarda çok sık kullanıldığını görmekteyiz. İnsan sağlığına zarar verebilecek ve riskleri olan her türlü içeriğin kullanılmaması gerektiğini kesinlikle biliyoruz. Bu nedenle gümüş başta olmak üzere diğer nano maddelerin toksisite kanıtlarının çok iyi değerlendirilmesi gerekmektedir.

Altın İçeren Nanopartiküller ($\text{Au NP}$)

Altın nanopartiküllerinin benzersiz elektronik ve optik özellikleri, biyomedikal uygulamalarda geniş bir kullanım alanı bulmuştur. Altın tarih boyunca insanlarda kullanılmış ve zararlı olmadığı gözlenmiştir. Ayrıca altının biyolojik bir sistemle temas ettiğinde hücresel hasar yapması üzerine çok az şey bilinmektedir.

Riskler ve Toksisite Bulguları:

• Altın nanopartiküllerinin kan-beyin bariyerini aşabildiği ve sinir dokusunda birikebildiği bilinmektedir.

• Hayvan çalışmalarında (farelerde), uygulanan dozla kandaki seviyeler artmazken, incelenen tüm organ ve dokularda altın oranlarının arttığı saptanmıştır.

• Başka çalışmalarda $\text{Au NP}$'ler, hücreler tarafından alındıkları ve hücre içinde birikintiler oluşturarak hücre hasarına yol açtığı gösterilmiştir.

• $\text{Au NP}$'ler, hücre içi glutatyon ile etkileşime girerek glutatyonun azalmasına yol açmaktadır.

• Hayvan deneyleri, hayvan embriyolarında altının toksik etkilerini göstermiştir. Bu nedenle, vücutta $\text{Au NP}$'lerin uzun süreli tutulmasının toksisite potansiyelini artırdığı açıktır.

Çinko Oksit İçeren Nanopartikülleri ($\text{ZnO NP}$)

Çinko oksit nanopartikülleri, başta kozmetikler, gıda ambalajları ve antimikrobiyal kaplamalar olmak üzere geniş bir ürün yelpazesinde uygulanmaktadır. Bu nedenle bu nanopartiküllere derimiz, solunum yolu ile akciğer ve hava yolları, sindirim sistemi maruz kalmaktadır.

Toksisite Bulguları:

• $\text{ZnO}$'nun ekosistemde yapılan toksisite çalışmalarında; mikroorganizmalar, algler, bitkilere, suda yaşayan tüm canlılar ve karasal omurgasız/omurgalılar üzerinde düşük dozlarda bile toksik olduğu gösterilmiştir.

• Ekosisteme ve canlılara toksik etkisi; iyonik çinkonun serbest oksijen radikallerinin oluşumuna neden olması ve $\text{UV}$ ortamında fotokatalitik etkisi ile ilişkilidir.

• Karaciğer hücreleri üzerinde toksik olduğu (lipit peroksidasyonundaki bir artışla oksidatif stresi uyararak) bulunmuştur.

• İnsanlarda burun mukoza hücrelerinde yapılan çalışmalarda; $\text{ZnO}$'nun bu hücrelerde sitotoksik olduğu ve $\text{DNA}$ hasarı yaptığı gösterilmiştir.

Titanyum Dioksit İçeren Nanopartikülleri (TiO2​ NP)

Bu partiküller, son yıllarda kozmetik ve ilaç sektöründe katkı amaçlı kullanılmakta. Bunun dışında kimyasal, elektrik ve elektronik sektöründe geniş bir kullanım alanı bulunmaktadır.

Toksisite Bulguları:

• Bu nanopartiküller, burun koku alanı olan "olfactory bulb" (koku soğanı) üzerinden beyine geçerek hipokampusta depolanmaktadır.

• Çalışmalarda, sinir sistemi hücrelerinin çoğalmalarını baskıladıkları ve bu hücrelerde morfolojik değişimler yaptığı gösterilmiştir.

• Sinir sistemi glial hücrelerde sitotoksik etki yapmaktadır.

• Akciğerlerde inflamasyona neden olmaktadır.

• Bu nanopartiküller, böbrekte fonksiyon düzensizlikleri yapmaktadır.

Silikon İçeren Nanopartikülleri (SiO2​ NP)

Silika nanopartikülleri, endüstriyel ve medikal alanda en fazla kullanılan nanopartiküllerdir.

Toksisite Bulguları:

• Solunması akciğer hasarına neden olmaktadır.

• Bu partiküller dolaşım sistemi ile tüm vücut organlarında birikerek hasar yapabilmektedir.

Bakır Oksid İçeren Nanopartikülleri ($\text{CuO}$ NP)

Son yıllarda hızla artan kullanım alanları bulmaktadır.

Toksisite Bulguları:

• Serbest oksijen radikallerinin ortaya çıkmasını sağlayarak tüm memeli hücrelerinde toksik etkisi bulunmaktadır.

• Özellikle böbrek üzerine toksik etkisi bulunmaktadır.

Nanopartiküller İçin Söylenebilecek Son Sözler

Nanopartiküllerin geniş ölçekli endüstriyel ve insan cildinde uygulamalarından önce dikkatli olunmalıdır. Güvenlik değerlendirmesinde şu faktörler önemlidir:

Değerlendirilmesi Gereken Kritik Faktörler

• Fizikokimyasal Özellikler: Kimyasal bileşimi, saflığı, parçacık boyutu ve dağılımı, yapısal ve yüzey morfolojileri, zaman içinde çözünme, suda çözünürlük, dozimetri ve alım miktarları.

• Çevresel Etkiler: Zararlı etkilerinin göstergeleri, suda çözünmenin toksisite üzerindeki etkisi, topaklaşma veya tortulaşma eğilimleri, atık su arıtma sırasındaki süreci ve stabiliteleri.

• Biyolojik Güvenirlik (Toksisite Testleri):

  • Akut ve kronik toksisite, $\text{DNA}$'da bozulma (genotoksisite), beyin hasarı gibi etkiler.

  • Nanopartiküllerin deri, gastrointestinal veya solunum yolundan emilimleri üzerinde güvenirliklerinin değerlendirilmesi.

  • Aerosol ve süspansiyonlardaki davranışları iyi bilinmelidir.

  • Hücresel bir ortamda serbest oksijen üretimi üzerine etkileri test edilmelidir.

  • İmmünotoksisite, cilt toksisitesi, üreme toksisitesi, akciğer, göz, karaciğer ve böbrek toksisitesi açısından test edilmelidir.

  • Pozitif genotoksisite ve mutajenite gösteren nanopartiküller, kanserojenlik ve üreme davranışı üzerindeki olumsuz etkiler açısından analiz edilmelidir.

Nanopartiküllerin sağladığı avantajlar göz önüne alındığında, bu potansiyel risklerin titizlikle değerlendirilmesi ve güvenilir kullanım standartlarının belirlenmesi hayati önem taşımaktadır.