Biological applications of nanoparticles produced by laser ablation method

Darbeli lazer ablasyonu nanoparçacık üretimi için sık kullanılan ve metaller, metal oksitler, nitritler ve yarı iletken nano kristaller gibi birçok farklı malzemenin üretilmesi için uygun bir yöntemdir. Darbeli lazer ablasyonunun diğer nanoparçacık üretim yöntemlerine göre birçok avantajı vardır. Koloidal, saf ve kontaminasyon içermeyen nanoparçacıkların üretimine olanak sağlaması avantajlarından birkaçı olarak sayılabilir. Bu yöntem, hem sıvı hem de hava ortamında çok çeşitli nanoparçacıkların üretilmesi için kullanılmıştır. Ayrıca, hem toz hem de katı hedefler nanoparçacık üretiminde başlangıç materyali olarak kullanılabilirler. Nanopartikül üretimi ve karakterizasyonu bağlamında, indiyum nitrit nanokristal (InN-NC) üretimi için sistematik bir çalışma tamamlandı. Yapılan çalışmada, küçük, altıgen InN-NC'lerinin (<5 nm) etanolde InN toz hedefi kullanılarak darbeli lazer ablasyonu yöntemi ile üretildiği gösterildi. Endüstride lazerle malzeme işlemenin sağlık risklerini ortaya çıkarmak için gerçek zamanlı bir nanoparçacık maruziyet sistemi tasarlanmış ve geliştirilmiştir. çalışmamızda, adölesan sıçanlar gerçek zamanlı maruziyet sisteminde bakır, kalay ve alüminyum nanoparçacıklara (sırasıyla CuNP, SnNP ve AlNP) maruz bırakıldı. Sıçanları lazerle malzeme işleme ortamına maruz bırakarak, bu esnada ortaya çıkan nanoparçacıkların vücuttaki dağılımını göstermeyi amaçladık. Bu amaçla, bu nanoparçacıkların miktarlarını ve özelliklerini belirledik. Ayrıca, bu nanoparçacıkların sıçanların öğrenme-bellekleri ve ruh halleri üzerindeki etkilerini davranışsal testler, elektrofizyolojik ve moleküler yöntemlerle gösterdik. ICP-MS ve TEM analizleri inhalasyon yoluyla vücuda giren nanoparçacıkların sistemik dolaşıma ve farklı beyin bölgeleri de dahil neredeyse tüm organlara ulaştığını ortaya koymuştur. Davranış testleri ve in vivo elektrofizyoloji deneyleri, 3 aylık CuNP, SnNP ve AlNP maruziyetinin, sıçanların öğrenme ve bellek sürecinde herhangi bir değişime yol açmadığını ortaya koymuştur. SnNP ve AlNP'ye maruz bırakılan sıçanlardan alınan hipokampüs örneklerinde, NMDA reseptör alt birimleri olan NMDAR1 ve NMDAR2a'nın ekspresyon seviyelerinin arttığı, CuNP'ye maruz kalan sıçanların hipokampüs örneklerinde ise NMDAR1'in protein seviyesinin azaldığı gösterilmiştir. öte yandan, sıvılarda darbeli lazer ablasyonu yöntemi ile üretilen nanoparçacıkların toksisitesi, hippokampal dilimlerde gümüş nanoparçacıkları (AgNPs) ve in vitro koşullarda SH-SY5Y hücre hattında CuNP, SnNP ve AlNP nanoparçacıkları için araştırılmıştır. çalışmamızda, saf AgNP'lerin hücresel alım mekanizması fagositoz olarak gösterilmiştir. Ayrıca, AgNP'nin hipokampal dilimlerde doz bağımlı toksisiteye yol açtığı belirlenmiştir. Endüstride saf nanoparçacıklarla karşılaşıldığı için lazer ablasyonu nanoparçacık toksisitesini incelemek için oldukça uygun bir yöntemdir. CuNP, SnNP ve AlNP'nin SH-SY5Y hücrelerinde doz bağımlı bir sitotoksiteye yol açtığı gösterilmiştir. Ayrıca, NMDAR alt birimlerinin NMDAR1 ve NMDAR2a mRNA ekspresyonlarının ve NMDAR1 protein seviyelerinin CuNP, SnNP ve AlNP uygulamasından sonra değiştiği gösterilmiştir. Bu çalışmada, literatürde ilk defa, atmosferik ortamdaki lazerle malzeme işleme sırasında üretilen nanoparçacıkların inhalasyon yoluyla vücut içine alındığı gösterilmiştir. Bu nanoparçacıkların akciğer, kalp, karaciğer, böbrek, testis de dahil olmak üzere birçok organa ulaştığı gösterilmiştir. Ayrıca, bu nanoparçacıkların farklı beyin bölgelerinde tespit edilmesi endüstride lazer ile malzeme işleme alanlarında çalışan kişilerin ne kadar büyük risk altında olduğunu ortaya koymaktadır. üç aylık maruziyet sonucunda davranışsal ve elektrofizyolojik değerlendirmede önemli değişiklikler gözlenmemiştir. Ancak, bu nanoparçacıklar nörodejenerasyona neden olduğu gösterilen ağır metallerden oluştuğu için, uzun süreli maruziyetlerde, nanoparçacıkların beyinde birikmesi demans ve zihinsel bozukluklar için yüksek bir risk oluşturabilir.