Öz
Sonuç:
Sentezlenen grafen oksitin sitotoksik etkisinin maruz kalma süresine bağlı olarak değişiklik gösterdiği belirlenmiştir.
Bulgular:
Yirmi dört saat, 48 saat ve 72 saat sonunda IC50 değerleri sırasıyla 206,18 μg/mL, 108,98 μg/mL, 55,54 μg/mL olarak ölçülmüştür. İnkübasyon süresi arttığında IC50 değerinin azaldığı tespit edilmiştir.
Yöntemler:
Grafen oksitin sentezlenmesi Hummers yöntemiyle yapılmıştır. Grafen oksitin sitotoksik etkileri 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difenil tetrazolyum bromür testi ile insan embriyonik börek hücrelerinde (HEK293) değerlendirilmiştir. Yirmi dört saat, 48 saat ve 72 saatlik farklı dozlarda grafen oksit inkübasyonunun ardından hücrelerin %50 canlılık gösterdiği IC50 değerleri hesaplanmıştır.
Amaç:
Karbon bazlı bir malzeme olan grafenoksit, sahip olduğu fiziksel ve kimyasal özellikler nedeniyle hücre etiketleme, hücre görüntüleme, biyosensörler, ilaç salınımı çalışmaları gibi birçok biyomedikal uygulama için potansiyel bir aday olarak düşünülmektedir. Grafen oksitin sentezlenmesi birden fazla yöntemle gerçekleşebilmektedir. Bu çalışmada sentezlediğimiz grafenoksit numunelerinin sitotoksik etkilerinin değerlendirilmesi amaçlamıştır.
Anahtar Kelimeler: Grafen, grafen oksit, HEK293, toksisite
BULGULAR
Fourier Transform Infrared Spekroskopisi Analizi
FTIR Spektrumları ’de verilmiştir. 3000-3500 cm-1 arasında, GO üzerine adsorbe olan su moleküllerinin OH gruplarının gerilme ve bükülme titreşimine karşılık gelen geniş bir pik görülmektedir. Bu pik GO’nun güçlü bir hidrofilik yapıda olduğunu gösterir. 1735 cm-1’deki karakteristik pikler karboksil C=O grubunu, 1630 cm-1’deki pik, aromatik C=C grubunu göstermektedir. CH2’nin gerilme titreşimlerine 2920 cm-1 ve 2850 cm-1’deki absorpsiyon pikleri karşılık gelmektedir. 1200 cm-1’deki absorpsiyon pikleri, karboksilik asidin C-O bağının gerilme titreşimini göstermektedir. 2925 cm-1, 2119 cm-1, 1768 cm-1, 1631 cm-1, 1380 cm-1, 916 cm-1 ve 534 cm-1 aralığında absorpsiyon bağlarının varlığını göstermektedir.
FT-IR: Fourier Transform Infrared
Morfolojik Karakterizasyon
’ye bakıldığında GO’nun, karakteristik tek katmanlı özelliği nedeniyle kısmen tekdüze şeffaf bir morfolojiye sahip olduğu görülmektedir. Oksidasyon işlemi sırasında oksijenli fonksiyonel grupların oluşturduğu büyük spesifik yüzey alanı sebebiyle yüzeyde çok sayıda bükülme ve düzensiz kırışıklıklar gözlemlenmektedir (14).
TEM: transmission electron microscope
MTT Sonuçları
HEK293 hücreleri farklı konsantrasyonlarda GO (1000-500-250-125-62,5-31,25-15,62-7,81-3,90 µg/mL) ile muamele edilmiştir. Süre ve doza bağlı olarak GO’nun hücre canlılığını azalttığı gözlemlenmiştir (). IC50 değerleri µg/mL olarak hesaplanarak ve ’de verilmiştir.
SONUÇ
Farklı metotlarla sentezlenen grafen türevlerinin biyomedikal uygulamalarda kullanılabilirliğini artırmak ve uzun vadeli toksisite/biyouyumluluk verilerini değerlendirmek için daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır.
Etik Komite Onayı: Bu çalışma etik kurul onayı gerektirmemektedir.
Hasta Onamı: Bu çalışma hasta onamı gerektirmemektedir.
Dipnotlar
Hakem Değerlendirmesi: Editörler kurulu tarafından değerlendirilmiştir.
Yazar Katkıları: Konsept - N.P.Ö., D.D.E.; Dizayn - N.P.Ö., D.D.E.; Veri Toplama veya İşleme - N.P.Ö., D.D.E.; Analiz veya Yorumlama - N.P.Ö., D.D.E.; Literatür Arama - N.P.Ö., D.D.E.; Yazan - N.P.Ö.
Çıkar Çatışması: Yazarlar tarafından çıkar çatışması bildirilmemiştir.
Finansal Destek: Yazarlar tarafından finansal destek almadıkları bildirilmiştir.
Kaynakça
Rajakumar G, Zhang XH, Gomathi T, Wang SF, Ansari MA, Mydhili G, et al. Current Use of Carbon-Based Materials for Biomedical Applications—A Prospective and Review. Processes 2020; 8 :355.
Zhu Y, Murali S, Cai W, Li X, Suk JW, Potts JR, et al. Graphene and graphene oxide: synthesis, properties, and applications. Adv Mater 2010; 22: 3906-24. Erratum in: Adv Mater 2010; 22: 5226.
Gonçalves G, Vila M, Portolés MT, Vallet-Regi M, Gracio J, Marques PA. Nano-graphene oxide: a potential multifunctional platform for cancer therapy. Adv Healthc Mater 2013; 2: 1072-90. Erratum in: Adv Healthc Mater 2014; 3: 956.
Ünal O, Ünal A, Çetin SA, Aydemir E, Bayram E, Kızıl Ç. Investigation of The Anticancer Effects of Graphene Oxide (GO), Nitrogen Doped Graphene Oxide (NGN-OXIDE) and Nitrogen Doped Graphene (NGN). Erciyes University Journal of Institue Of Science and Technology 2020; 36: 193-203.
Zhang Q, Wu Z, Li N, Pu Y, Wang B, Zhang T, et al. Advanced review of graphene-based nanomaterials in drug delivery systems: Synthesis, modification, toxicity and application. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl 2017; 77: 1363-75.
Gies V, Zou S. Systematic toxicity investigation of graphene oxide: evaluation of assay selection, cell type, exposure period and flake size. Toxicol Res (Camb) 2017; 7: 93-101.
Chung C, Kim YK, Shin D, Ryoo SR, Hong BH, Min DH. Biomedical applications of graphene and graphene oxide. Acc Chem Res 2013; 46: 2211-24.
Seabra AB, Paula AJ, de Lima R, Alves OL, Durán N. Nanotoxicity of graphene and graphene oxide. Chem Res Toxicol 2014; 27: 159-68.
Gurunathan S, Kim JH. Synthesis, toxicity, biocompatibility, and biomedical applications of graphene and graphene-related materials. Int J Nanomedicine 2016; 11: 1927-45.
Bedeloğlu A, Taş M. Graphene And Its Production Methods. AKU J Sci Eng 2016; 16: 544-54.
Jiříčková A, Jankovský O, Sofer Z, Sedmidubský D. Synthesis and Applications of Graphene Oxide. Materials (Basel) 2022; 15: 920.
Slater T, Sawyer B, Sträuli U. Studies on succinate-tetrazolium reductase systems. Biochim Biophys Acta 1963; 77: 383-93.
Berridge MV, Tan AS. Characterization of the cellular reduction of 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT): subcellular localization, substrate dependence, and involvement of mitochondrial electron transport in MTT reduction. Arch Biochem Biophys 1993; 303: 474-82.
Hadki AE, Ulucan-Altuntas K, Hadki HE, Ustundag CB, Kabbaj OK, Dahchour A, et al. Removal of oxytetracycline by graphene oxide and Boron-doped reduced graphene oxide: A combined density function Theory, molecular dynamics simulation and experimental study. FlatChem 2021; 27: 100238.
Zhang Y, Ali SF, Dervishi E, Xu Y, Li Z, Casciano D, et al. Cytotoxicity effects of graphene and single-wall carbon nanotubes in neural phaeochromocytoma-derived PC12 cells. ACS Nano 2010; 4: 3181-6.
Wu B, Wu JL, Liu S, Shen ZY, Chen L, Zhang XX, et al. Combined effects of graphene oxide and zinc oxide nanoparticle on human A549 cells: bioavailability, toxicity and mechanisms. Environ. Sci: Nano 2019; 6: 635-45.
Wang K, Ruan J, Song H, Zhang J, Wo Y, Guo S, et al. Biocompatibility of Graphene Oxide. Nanoscale Res Lett 2011; 6: 8.
Liao KH, Lin YS, Macosko CW, Haynes CL. Cytotoxicity of graphene oxide and graphene in human erythrocytes and skin fibroblasts. ACS Appl Mater Interfaces 2011; 3: 2607-15.
Arbo MD, Altknecht LF, Cattani S, Braga WV, Peruzzi CP, Cestonaro LV, et al. In vitro cardiotoxicity evaluation of graphene oxide. Mutat Res Genet Toxicol Environ Mutagen 2019; 841: 8-13.
Lammel T, Boisseaux P, Fernández-Cruz ML, Navas JM. Internalization and cytotoxicity of graphene oxide and carboxyl graphene nanoplatelets in the human hepatocellular carcinoma cell line Hep G2. Part Fibre Toxicol 2013; 10: 27.
Hu W, Peng C, Lv M, Li X, Zhang Y, Chen N, et al. Protein corona-mediated mitigation of cytotoxicity of graphene oxide. ACS Nano 2011; 5: 3693-700.
Chang Y, Yang ST, Liu JH, Dong E, Wang Y, Cao A, et al. In vitro toxicity evaluation of graphene oxide on A549 cells. Toxicol Lett 2011; 200: 201-10.
