Cytotoxicity and histopathological study of Silver and Titanium Nanoparticles

Abstract

Silver nanoparticles (AgNPs) and titanium nanoparticles (TiNPs) are highly consumed by the global market, but their specific regulations are undocumented. The release of these nanoparticles (NPs) from agricultural or industrial use can contaminates the environment and also effects human life. Therefore, the aims of this study were to evaluate the effects of AgNPs and TiNPs on Artemia salina for ecotoxicity, and hemolysis of human red blood cells for human toxicity. The research methodology includes lethality assay, histopathological analysis, hemolysis assay, and ultrastructure analysis. A. salina lethality assay demonstrated that TiNPs showed higher toxicity than AgNPs, but both obtained the value of 24h-LC50 at high concentration and they were classified as low toxic agents. Histopathological examination illustrated aggressive lesions on the digestive tract and the reproductive organs, hemolysis assay determined a similar level of HA50 values of AgNPs and TiNPs, and interestingly, the effect on blood group-A was stronger than that of the other blood groups. Ultrastructural analysis of the red blood cells incubated with nanoparticles indicated that the aggregating of particles were found at the cell surface while the small size particles were located in the cytoplasm. In conclusion, high concentration of AgNPs and TiNPs induced both ecotoxicity and human toxicity. Nevertheless, research on the effects of NPs is needed for a deeper understanding and caution to ensure safety for human life and the environment.

การใช้อนุภาคนาโนเงินและอนุภาคนาโนไทเทเนียมเพิ่มสูงขึ้นอย่างรวดเร็วในตลาดโลก แต่ทว่ายังขาดความชัดเจนเกี่ยวกับข้อบังคับจำเพาะต่อการใช้งานอนุภาคนาโนทั้งสองชนิด การปล่อยอนุภาคนาโนจากการใช้งานในเชิงเกษตรและอุตสาหกรรมสามารถก่อให้เกิดปัญหาการปนเปื้อนต่อสิ่งแวดล้อมและมีผลกระทบต่อมนุษย์ได้ ดังนั้นการศึกษาในครั้งนี้มีจุดประสงค์เพื่อประเมินผลกระทบของอนุภาคนาโนเงินและอนุภาคนาโนไทเทเนียมในความเป็นพิษต่อระบบนิเวศโดยใช้การทดสอบกับไรทะเล และความเป็นพิษต่อมนุษย์โดยการทดสอบการแตกของเม็ดเลือดแดง การทดสอบการตายของไรทะเลแสดงให้เห็นว่าอนุภาคนาโนไทเทเนียมมีความเป็นพิษสูงกว่าอนุภาคนาโนเงิน แต่ค่าความเข้มข้นที่ทำให้ไรทะเลตายลงครึ่งหนึ่งภายในเวลา 24 ชม ของอนุภาคนาโนทั้งสองชนิดตรวจพบว่าอยู่ในระดับความเข้มข้นสูง ทำให้สามารถระบุได้ว่าสารดังกล่าวมีความเป็นพิษตํ่า การตรวจสอบทางจุลพยาธิวิทยาพบรอยโรคอย่างรุนแรงที่ทางเดินอาหารและอวัยวะสืบพันธุ์ของไรทะเล การทดสอบการแตกของเม็ดเลือดแดงบ่งบอกค่าความเข้มข้นของอนุภาคนาโนทั้งสองชนิดที่ทำให้เกิดการแตกของเม็ดเลือดแดงลงครึ่งหนึ่งอยู่ในระดับใกล้เคียงกัน เป็นที่น่าสนใจอย่างยิ่งว่าเม็ดเลือดแดงที่มีหมู่โลหิตเอ ได้รับผลกระทบมากกว่าเม็ดเลือดแดงที่มีหมู่โลหิตชนิดอื่น การวิเคราะห์โครงสร้างละเอียดพบการเกาะกลุ่มของอนุภาคนาโนที่ผิวด้านนอกของเม็ดเลือดแดง ในขณะเดียวกันสามารถพบอนุภาคนาโนขนาดเล็กอยู่ในไซโตพลาสมของเม็ดเลือดแดง โดยสรุปอนุภาคนาโนเงินและอนุภาคนาโนไทเทเนียมที่มีความเข้มข้นสูงสามารถก่อให้เกิดความเป็นพิษต่อระบบนิเวศรวมทั้งมนุษย์ อย่างไรก็ตามยังมีความจำเป็นต้องศึกษาวิจัยให้มีความเข้าใจผลกระทบจากการใช้อนุภาคนาโนมากขึ้น เพื่อให้เกิดความระมัดระวังต่อความปลอดภัยของมนุษย์และสิ่งแวดล้อม