Nanotoksikoloji, nanometre boyutlarındaki parçacıkların, doğrudan veya dolaylı yollarla, canlılar üzerinde oluşan etkilerine odaklanan bir araştırma alanıdır. Bu sayfada, nanoparçacıkların canlılar üzerindeki etkileri ile ilgili çalışmalara yer verilmektedir.

Lee ve An 2013 yılında Pseudokirchneriella subcapitata (yeşil yosun) türü üzerinde ZnO ve TiO₂ nanoparçacıkların ekotoksik etkilerini araştırmışlardır. Nanoparçacıkların konsantrasyonundaki artışın alg büyümesini engellediği ve ZnO nanoparçacıkların hücre zarının kararsız hale gelmesine neden olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, ZnO nanoparçacıkların toksisitesinin tamamen çözünmüş serbest çinko iyonlarının sonucu olduğu ifade edilmiştir.

Pinherio ve arkadaşları titanyum dioksit nanoparçacıkların (TiO₂ NP’ın) su piresi (Daphnia magna) ve su mercimeği (Lemna minör) üzerinde olası etkilerini araştırmışlardır. Bulgular, TiO₂ NP’a maruz kalan organizmaların ölüm oranının arttığını ve bu organizmaların fizyolojisinin ve popülasyon düzeyinin değişerek sucul ekosistemlerde risk oluşturabileceğini göstermiştir.

Oukarroum ve arkadaşları gümüş (Ag) nanoparçacıkların Lemna gibba’da büyüme ve hücre canlılığı üzerindeki etkilerini araştırmışlardır. Çalışmada, sucul sistemlerdeki Ag nanoparçacıkların birikiminin, yaprak sayısındaki azalma nedeniyle, potansiyel toksik kaynak olduğu ve su mercimeğinin canlılığı için risk oluşturduğu gösterilmiştir.

Shi ve arkadaşları sucul bir bitki olan Landoltia punctata üzerinde bakır oksit nanoparçacıkların (CuO NP’ın) etkisini bakır (Cu) ile kıyaslamışlardır. Çalışma sonucunda, 1 mg/L CuO NP’ın varlığında bitkilerde klorofil seviyesinde önemli azalma görülmüştür. CuO NP’a maruz bırakılan bitki yaprağındaki Cu içeriğinin, eşdeğer dozdaki Cu’ya maruz bırakılan bitki yapraklarındakine göre 4 kat daha fazla olduğu tespit edilmiş ve toksik etki bu şekilde açıklanmıştır.

Hanna ve arkadaşları çinko oksit nanoparçacıkların (ZnO NP’ın) midye türü olan Mytilus galloprovincialis üzerindeki fizyolojik etkilerini araştırmışlardır. Zn birikiminin midye boyutu ve Zn konsantrasyonu ile değişiklik gösterdiği ve 12 haftalık muameleden sonra midyelerdeki solunum oranının ZnO konsantrasyonu ile arttığı tespit edilmiştir.
Hayatta kalma oranının uygulanan en yüksek (2 mg/L) ZnO konsantrasyonunda önemli ölçüde azaldığı bulunmuştur. Ayrıca, (2 mg/L) ZnO’da maruz kalan midyelerin kontrol grubundaki midyelere oranla %40 daha az büyüdüğü raporlanmıştır.

Çalışmada yavru sazanlarda (Cyprinus carpio) ZnO nanoparçacıkların (NP’ın) sub-akut toksititesi ve birikimi incelemiştir. 30 günlük 50 mg/L ZnO NP ve ZnO muamelesinden sonra dokularda önemli birikim olabileceğini, bu birikimin farklı dokularda dağılım gösterebileceği ve ZnO nanoparçacıkların ZnO’dan daha fazla birikim yaptığı tespit edilmiştir. Ayrıca, 50 mg/L ZnO NP için hücre içi oksidatif stresin daha yüksek olduğu aynı konsantrasyondaki ZnO’dan daha ciddi histolojik değişikliğe neden olduğu tespit edilmiştir. ZnO nanoparçacıkların toksik mekanizmasının artan hücre stresi ile ilişkili olabileceği de ifade edilmiştir.

Çalışmada, güneş kremlerinde kullanılan TiO2 nanoparçacıkların farelerde beyin hasarına neden olduğu gösterilmiştir.

Chen ve arkadaşlarının çalışmasında farelere oral yolla verilen bakır nanoparçacıkların (23.5 nm), böbrek, karaciğer ve dalakta, bakır mikroparçacıklara (17 µm) göre daha fazla hasara yol açtığı saptanmıştır.

Çalışmalarda, ağır metallerden olan nanoparçacık boyutundaki manganezin (Mn) santral sinir sisteminde birikerek Parkinson sendromuna yol açtığı, santral sinir sisteminde reaktif oksijen ürünlerini ve dopamin tüketimini artırdığı bildirilmiştir.

Nanoparçacıkların insanlar üzerindeki olumsuz etkilerini gösteren ilk çalışma 2009 yılında Song ve arkadaşları tarafından yayımlanmıştır. Bu çalışmada, Pekin’de Ocak 2007-Nisan 2008 tarihleri arasında daha önce hiçbir sağlık sorunu olmayan, sigara içmemiş, değişik hastanelerde takip edilen, benzer klinik tabloda olan, aynı işi-mesleksel maruziyeti tanımlayan, yaşları 18-47 arasında değişen 7 kadın hasta araştırmaya dahil edilmiştir. Hastalar tetkik ve tedavi amacıyla takibe alınmıştır. Hastaların ortak klinik bulgularının nefes darlığı, nedeni bilinmeyen göğüs ağrısı ve çarpıntı olduğu belirtilmiştir. Hastalara tanısal amaçla her türlü laboratuvar incelemesi yapılmıştır.

Hastaların çalıştıkları fabrikalar doktorlar tarafından incelenmiş, kullandıkları boya hamuru, malzemeler, ortam ölçümleri, vantilatörlerde biriken toz numuneleri alınmıştır. Alınan örneklerde gaz kromatografik-spektrometrik analizlerinde poliakrilik esterler saptanmıştır. Bu örneklerin elektron mikroskopisi ile incelenmesinde de 30 nm ortalama çaplı nanoparçacıklar saptanmıştır. Ayrıca, hastaların akciğer epitel hücreleri (Epitel hücresi, vücut yapısının pek çok yüzeyini kaplayan ve koruyucu bariyer görevi gören hücrelerdir. Bu hücreler bakteri ve virüslerin vücut içine girmesini önler) sitoplazmalarında da bu nanoparçacıklara rastlanmıştır. Araştırmacılar makalenin sonuç bölümünde uzun süre nanoparçacıklara maruz kalmanın insan akciğerlerinde ciddi hasarlara neden olabileceğini vurgulamışlardır.

Nanoparçacıkların ciltteki etkilerinin araştırıldığı çalışmada tek duvarlı karbon nanotübün in vitro olarak keratinosit (keratinositler, keratin yapan, epidermal hücrelerdir ve epidermisin bütün bölgelerinde bulunur) hücrelerinde oksidatif stres artırdıkları gösterilmiştir.

Yamawaki ve arkadaşları nanoparçacıkların insan umblikal ve epitel hücrelerinde (Epitel hücresi, vücut yapısının pek çok yüzeyini kaplayan ve koruyucu bariyer görevi gören hücrelerdir. Bu hücreler bakteri ve virüslerin vücut içine girmesini önler) direkt sitotoksik etkiyle morfolojik değişikliklere neden olduğunu, hücre büyümesini inhibe ettiğini saptamışlardır.