Titanyum Dioksit Sağlığa Zararlı Mıdır?

Titanyum dioksit tüketim oranı toplumlara, yeme alışkanlıklarına ve yaş gruplarına göre değişmektedir. Genel kullanımı şekerler ve sakızlar olduğu için küçük çocukların büyük yaş gruplarına göre daha fazla titanyum dioksite maruz kaldığı yapılan çalışmalarda ortaya çıkmıştır. Bununla beraber titanyum dioksit nanoparçacıkların sürdürülebiliriliği ve insan sağlığına etkileri önemli bir araştırma konusu olmuştur. 

Titanyum dioksit, Uluslararası Kanser Araştırmaları Ajansı tarafından insanlar için kanserojen olabilir(2B kategorisinde) olarak değerlendirilmiştir.1 Fakat bu değerlendirme vücuda oral yolla alımı için değil, inhalasyon (nefes yoluyla) alımı için geçerlidir. Avrupa Gıda Güvenliği Otorite-si(EFSA) tarafından ortaya konulan bilgilendirmede, oral yolla veya dermal(deri yoluyla) alımın-da herhangi bir kanserojen etkisi olmadığı belirtilmiştir. Oral yolla alınan TiO2’nin absorbsiyonunun çok düşük olduğu ve sadece çok düşük bir miktarının (maximum %0.1) absorbe edildiği belirtilmektedir. Bununla beraber TiO2 mikro ve nanoparçacıklarının oral yolla tüketiminde herhangi bir genotoksik zararın olmadığını söylemektedir. EFSA’ nın raporuna göre E 171, genel olarak mikro boyutta TiO2 parçacıkları ile beraber %3.2 den daha az miktarda nanoparçacık içermektedir. Bu mikro ve nanoparçacıkların gastrointesinal (mide- bağırsak) sistemdeki absorbsiyonu ihmal edilecek kadar düşük olduğu belirtilmektedir. 2

Fakat EFSA’ nın bu iddialarına karşın yapılan çeşitli çalışmalarda, test edilen gıda sınıfındaki TiO2’nin yaklaşık %36’ sının nanoparçacık olduğu görülmüştür.3 Ayrıca nano boyuttaki titan-yum dioksitin biyolojik bariyerler tarafından tanınamadığından dolayı vücuda kolayca girerek sistematik organlarda birikip, yüksek kimyasal aktivitesi yüzünden toksisite kaynağı olduğunu belirten araştırmalar bulunmaktadır.4 Fareler üzerinde yapılan çalışmalarda TiO2 nanoparçacıkla-rıyla akut toksisite ölçümünde(ağız yoluyla kısa süreli ve düşük miktarda maruziyette); karaciğer, böbrek, dalak ve kalbe toksik zararı olduğu ancak bu etkinin çok zayıf olduğu gözlemlenmiştir.5 Ancak kanda yapılan biyokimyasal ve patolojik gözlemler tanecik miktarı ve cinsiyete göre değişen belirgin zararları olduğu kanıtlanmıştır. TiO2 nano parçacıklarına uzun süreli maruziyet ile yapılan çalışmalarda karaciğer, gastrointestinal(mide-bağırsak) sistem, kan, kalp, böbrek, dalak, be-yin, endokrin ve üreme sistemi gibi vücudun çeşitli organ ve sistemlerine ciddi zararları olduğu saptanmıştır. 

Yapılan çoğu çalışmada en fazla birikim ve toksik etki gören organın karaciğer olduğu görülmüştür.6 7 gün boyunca art arda günlük olarak belli miktarda(50 ve 120 nm boyutlarında, 5g/kg) sonda ile beslenen farelerde ciddi karaciğer hasarlarına rastlanmıştır.7 Sonradan yapılan çalışmalar, ağız yoluyla maruz kalınan TiO2 ’in karaciğer hücrelerinde hasara yol açtığını (hepatotoksisite) doğrulamıştır. TiO2 küçük nanoparçacıklarının (25nm) daha kolay absorbe olarak daha ciddi za-rarlara yol açtığı düşünülmektedir.
Ayrıca dişi farelerin erkek farelere kıyasla farklı antioksidan kapasitesine bağlı olarak daha fazla etkilendiği görülmüştür. Mide ve bağırsak sistemideki etkilerini inceleyen farklı bir çalışmada; 3 hafta boyunca haftada 3 gün olarak 5mg/kg dozunda ağızdan alınan E171’ in bağırsaklarda ve midede ciddi miktarda birikip iltihaba sebep olduğu raporlanmıştır.8 Mide hücrelerinde biriken titanyumun kronik gastrite sebep olabileceği gözlemlenmiştir. 

TiO2 nanoparçacıklarının kardiyovasküler sisteme de zarar verebileceği düşünülmektedir. SD sıçanlarında 30 gün boyunca belli dozlarda(2, 10, 50 mg/kg) ağız yoluyla verilen TiO2 nanoparçacıklarının kalp atış hızında ve kan basıncında geçici değişikliklere sebep olduğu gözlemlenmiştir.9 Bu zararlı etkilerin aynı zamanda beyin için de söz konusu olduğu görülmüştür. 7 Fakat verilerin daha sistematik çalışmalarla desteklenmesi gerekmektedir. Aynı zamanda TiO2 nanoparçacıklarını içme suyu ile tüketen farelerin kanında ve kemik eliğinde genotoksisite (hücrelerdeki genetik bilgide hasara sebep olarak mutasyon oluşması) gözlemlenmiştir. Endokrin ve üreme sistemindeki etkilerine bakılacak olunursa; cinsiyete bağlı olarak tiroid fonksi-yonlarında ve testesteron hormonlarında değişikliklere yol açtığı görülmüştür.10

Tümör araştırmaları için kullanılan sıçanlar üzerinde TiO2 nanoparçacıklarına uzun süreli maruziyet ile yapılan çalışmalarda bağırsaklarda mikro hasarlara ve kansere dönüşme riski taşıyan dokulara rastlanmıştır. Ayrıca glukoz metabolizmasını kötü yönde etkilediğide saptanmıştır. TiO2 nanoparçacıklarının dolaylı yoldan etkilediği organların başında bağırsaklar gelmektedir. Antimikrobiyal aktivitesinden dolayı bağırsak mikroflorasını da etkilediği yapılan çalışmalarda görülmüştür.



Sonuç Olarak;
-    TiO2 nano parçacıklarının kullanımının, TiO2 parçacıklarına kıyasla endüstriyel olarak daha avantajlıdır fakat canlı organizması söz konusu olduğunda bu avantaj dezavantaja dönüşebilmektedir. Unutulmamalıdır ki yukarıda söz konusu olan çalışmalar sindirim sistemi insanınkine yakın olan hayvanlar üzerinde yapılmıştır. İnsan üzerindeki yapılıp raporlanan çalışma sayısının arttırılarak bu tespitlerin güçlendirilmesi gerekmektedir.

-    TiO2 nanoparçacıklarının aniden herhangi bir toksik etkiye sebep olmadığı fakat maruziyet süresi uzadıkça toksik etkilerin geliştiği görülmüştür.

-    Her ne kadar EFSA tarafından organlarda birikimin ihmal edilebilinecek kadar düşük olduğu söylense de; yapılan farklı çalışmalar sindirim sistemi, sinir sistemi, üreme sistemi, hormonlarında birikim olduğu ve bu birikim sonucu çeşitli toksik etkiler oluştuğu gözlemlenmiştir. Ayrı-ca bu birikim ve toksik etkinin ana hedefinin karaciğer olduğu gözlemlenmiştir.

-    Yüksek antimikrobiyal aktivitesi ile dolaylı olarak kötü yönde etkilediği bir diğer önemli yer ise bağırsak mikrobiyotasıdir. Bu etkinin ana sebebinin nano boyutların yüzey aktivitesini arttırıp bu sayede mikrobiyota ile etkileşimi kolaylaştırdığından kaynaklandığı düşünülürse, bu duru-mun sadece nano boyuttaki TiO2 için değil diğer nano metaryallerde de geçerli olabileceği çıkarımı yapılabilir. Her geçen gün hayatımızda ve özellikle gıdamızla hızla daha fazla yer edinen nano materyallerin daha fazla mercek altına alınmasının önemi görülmektedir.

-    TiO2 nanoparçacıklarının cinsiyete ve yaş grubuna göre farklı etki gösterdiği görülmüş ve küçük yaştaki sıçanlarda büyük olanlara kıyasla daha fazla toksik etkiye sebep olduğuna rastlanmıştır. TiO2 nanoparçacıklarının genel kulanım alanının şekerleme tarzı ürünler olduğu ve bu ürünlerin müşteri popülasyonunun geniş kısmını çocukların oluşturduğu düşünüldüğünde bu konunun daha fazla irdelenmeyi hakkettiği görülmektedir.

-    TiO2 nanoparçacıklarının diğer kimyasallarla kolay bir şekilde etkileşime girebildiği düşünülerek bu etkileşimlerin olası etkilerinin araştırılması için daha fazla çalışma yapılması gerektiği görülmektedir.

Yapılan araştırmalar sonucu elde edilen verilere bakıldığında; titanyum dioksitin potansiyel zararları göz önünde bulundurularak kullanımı konusunda daha hassas davranılması ve daha fazla epidomiyolojik çalışma yapılarak bu potansiyel zararların ne miktarda somut zarara dönüştüğünün irdelenmesi gerekmektedir.

Sözlük

Oral: Ağızdan, ağız yoluyla

Genotoksik: Hücrelerdeki genetik bilgide hasara oluşturarak mutasyonların oluşmasına yol açabi-len kimyasal maddelere verilen isim.

Toksisite: Kimyasal maddelerin organizmada oluşturduğu hasar.

Endokrin Sistem: Hormon sentez ve salgısı yapan organlar olan iç salgı bezlerinin oluşturduğu sistem.

Antioksidan kapasitesi: Vücuttaki radikallerin oluşturmuş olduğu oksidatif stresi(hücrelere zarar verme olayı) azaltma kapasitesi.

Kronik gastrit: Tekrarlayan şekilde mide duvarında iltihap oluşması.

Kardiyovasküler Sistem: Kalp damar sistemi

Glukoz metabolizması: Vücuttaki glukoz, insülin ve glukagon reaksiyonlarının döngüsü.

Epidemiyolojik çalışma: Sağlığı geliştirmek ve hastalıkları azaltmak için sağlık bilgilerini toplayan, yorumlayan ve kullanan araştırmalar.

Yazar: Reyyan Nur BALOĞULLARI

Kaynakça

[1] https://monographs.iarc.fr/list-of-classifications
[2] EFSA ANS Panel (EFSA Panel on Food Additives and Nutrient Sources added to Food), 2016. Scientific Opinion on the re‐evaluation of titanium dioxide (E 171) as a food additive. EF-SA Journal 2016; 14( 9):4545, 83 pp. doi:10.2903/j.efsa.2016.4545
[3] A. Weir, P. Westerhoff, L. Fabricius, K. Hristovski, N. von Goetz Titanium dioxide nanoparticles in food and personal care products Environmental Science & Technology, 46 (2012), pp. 2242-2250, 10.1021/es204168d
[4] Sophie Boutillier, Sophie Fourmentin, Blandine Laperche, Food additives and the future of health: An analysis of the ongoing controversy on titanium dioxide, Futures, Volume 122, 2020, 102598, ISSN 0016-3287, https://doi.org/10.1016/j.futures.2020.102598. (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016328720300896)
[5] J. Wang, G. Zhou, C. Chen, H. Yu, T. Wang, Y. Ma, et al. Acute toxicity and biodistribution of different sized titanium dioxide particles in mice after oral administration Toxicol. Lett., 168 (2007), pp. 176-185, 10.1016/j.toxlet.2006.12.001
[6] W.G. Kreyling, U. Holzwarth, N. Haberl, J. Kozempel, S. Hirn, A. Wenk, et al. Quantitative biokinetics of titanium dioxide nanoparticles after intravenous injection in rats: part 1 Nanotoxicology, 11 (2017), pp. 434-442, 10.1080/17435390.2017.1306892
[7] R. Zhang, Y. Niu, Y. Li, C. Zhao, B. Song, Y. Li, et al. Acute toxicity study of the interaction between titanium dioxide nanoparticles and lead acetate in mice Environ. Toxicol. Pharmacol., 30 (2010), pp. 52-60, 10.1016/j.etap.2010.03.015
[8] L. Talamini, S.R. Gimondi, M.B. Violatto, F. Fiordaliso, F. Pedica, T. Ngoc Lan, et al. Repeated administration of the food additive E171 to mice results in accumulation in intestine and liver and promotes an inflammatory status Nanotoxicology, 13 (2019), pp. 1087-1101, 10.1080/17435390.2019.1640910
[9] Z. Chen, Y. Wang, L. Zhuo, S. Chen, L. Zhao, X. Luan, et al. Effect of titanium dioxide nanoparticles on the cardiovascular system after oral administration Toxicol. Lett., 239 (2015), pp. 123-130, 10.1016/j.toxlet.2015.09.013
[10] M.G. Ammendolia, F. Iosi, F. Maranghi, R. Tassinari, F. Cubadda, F. Aureli, et al. Short-term oral exposure to low doses of nano-sized TiO2 and potential modulatory effects on intestinal cells