Titanyum Dioksit 

Gıda katkı maddelerinden biri olan titanyum dioksit (TiO2), genellikle sakızlarda, bademlerde, jel şekerlerde, renkli boncuklarda, çeşitli içeceklerde, soslarda ve bazı beyaz nohutlarda kullanılır. Gıda katkı maddelerinin yanı sıra, tıpta, gıda takviyelerinde, kağıt endüstrisinde, tarım endüstrisinde, tekstil ürünlerinde, bazı plastiklerde ve güneş kremi, diş macunu, makyaj malzemeleri gibi birçok kozmetik üründe beyaz renk ve parlaklık vermek için kullanılır. Titanyum dioksitin kullanımı ilk kez Amerika Birleşik Devletleri Gıda ve İlaç İdaresi (FDA) tarafından 1966 yılında ve ardından Avrupa Birliği tarafından 1969 yılında Gıda ve Tarım Örgütü/Dünya Sağlık Örgütü (FAO) tarafından onaylanmıştır. Gıda boyası olarak kullanıldığında, Avrupa'da E171 olarak olarak etiketlenir.

    Titanyum dioksit, dünyada yıllık 4 milyon ton tüketimle en yaygın kullanılan pigmenttir (Winkler, Notter, Meyer, & Naegeli, 2018a). Son çalışmaların bazı sonuçları, insan sağlığına olası zararlar konusunda endişeleri artırmıştır. Bu nedenle, son yıllarda, titanyum dioksidin sağlık üzerindeki etkileri üzerine birçok bilimsel çalışma yapılmıştır.

      Titanyum dioksit nanopartikülleri; su, organik çözücüler, hidroklorik asit ve seyreltik sülfürik asitte çözünmez. Ayrıca, yüksek sıcaklığa karşı oldukça dirençlidirler ve gıda işlemlerinden etkilenmezler. Dirençli olmalarının yanı sıra, mide asidinde de çözünmezler (Winkler vd., 2018a). Bu nedenle, bağırsaklara ulaşabilir ve kana geçebilirler. Titanyum dioksitin tüm metabolik yolları bilinmemekle birlikte, nanopartiküllerin oksidatif stres ve hücre toksisitesine neden olduğu gösterilmiştir. HaCaT insan keratinosit hücrelerinde titanyum dioksidin metabolik etkilerini inceleyen bir çalışmada, hücresel stres yanıtı ile ilişkilendirilen çoğu 268 biyokimyasal metabolit tespit edilmiş ve bunlardan 85'inin anlamlı derecede değiştiği bulunmuştur (Tucci vd., 2013). 

      Titanyum dioksit, oral yolla, deri yoluyla ve solunum yoluyla alınarak kan dolaşımına geçer ve ardından bazıları dokularda birikir. Yapılan bir çalışmada, vücutta biriken titanyum dioksitin %24'ünün nano boyutta olduğu tespit edilmiştir. Titanyum dioksit birikimi dalakta güvenli sınırlar içindeyken, karaciğerde güvenli sınırların üstünde bulunmuştur (Heringa vd., 2018). Gıda ile alındığında, yetişkinler günlük yaklaşık 1 mg/kg'e maruz kalırken, çocuklar şekerleme nedeniyle daha fazla titanyum dioksite maruz kalırlar (Weir, Westerhoff, Fabricius, Hristovski, & Von Goetz, 2012) 

    Titanyum dioksitin sitotoksik ve genotoksik etkileri üzerine yapılan çalışmalarda, farklı uygulamalarla (oral, enjeksiyon vs.) testosteron seviyelerinde, testiküler fonksiyonlarda ve yapıda değişiklikler tespit edilmiştir. Bazı hayvan çalışmalarında, titanyum dioksit nanopartikülleri plasentaya ve diğer organlara geçmiştir. Meyve sinekleri üzerinde yapılan deneylerde, uzun süreli titanyum dioksit maruziyeti üreme ve genetik hasarlara neden olmuştur. Melanom hücrelerinde yapılan çalışmalarda, mikro boyutlu titanyum dioksidin hücre toksisitesi ve metabolik aktiviteyi etkilediği gözlemlenmiştir. Ancak, Avrupa Gıda Güvenliği Otoritesi, titanyum dioksidin kesin bir genotoksik etkisinin olmadığını belirtmiştir.

    Titanyum dioksit, DNA hasarına ve tümör oluşumuna yol açabilen bir madde olarak tanımlanmaktadır. Yapılan çalışmalar, titanyum dioksidin hem DNA hasarını indükleme kapasitesine hem de tümör büyümesini kolaylaştırma yeteneğine sahip olduğunu göstermektedir. Ayrıca, titanyum dioksidin prostaglandin metabolizmasını ve vitamin D yollarını etkileyerek oksidatif stresi artırabileceği belirlenmiştir. Fareler üzerinde yapılan deneyler, titanyum dioksidin kolorektal tümörlerin gelişimini destekleyebileceğini ve bağırsak sistemini etkileyerek preneoplastik lezyonlara neden olabileceğini ortaya koymuştur. Ancak, titanyum dioksidin kanserojen etkisi hakkında kesin bir sonuca varabilmek için daha fazla uzun vadeli çalışmaya ihtiyaç vardır.

   Bununla beraber, titanyum dioksit kan-beyin bariyerini geçerek merkezi sinir sistemine ulaşabilmekte ve beyin üzerinde çeşitli etkilere neden olabilmektedir. Yapılan araştırmalar, titanyum dioksidin beyinde birikim yaparak oksidatif stresi artırabileceğini ve glutamat metabolizmasını etkileyebileceğini göstermektedir. Fareler üzerinde yapılan çalışmalarda beyinde lezyonlara, glial hücrelerin aşırı çoğalmasına ve nöroinflamasyona yol açabileceği gözlemlenmiştir.

    Titanyum dioksitin hafıza ve davranış üzerindeki etkilerini inceleyen çalışmalar fareler üzerinde yapılmıştır. Bu çalışmalar, titanyum dioksit nanopartiküllerinin öğrenme ile kısa süreli hafıza ile ilişkilendirilebilecek apoptoza yol açabileceğini göstermektedir. Ayrıca, titanyum dioksidin beyinde birikmesinin nörotransmitterlerin azalmasına neden olarak şizofreni, depresyon, dikkat eksikliği ve hiperaktivite bozukluğu ve anksiyete bozukluğu riskini artırabileceği belirtilmiştir. Benzer şekilde, farklı nano ölçeklerde titanyum dioksit nanopartiküllerine maruz kalan yetişkin sıçanlarda pasif davranış, iştah kaybı, titreme ve letarji gözlemlenmiştir. Gebe farelere yapılan titanyum dioksit enjeksiyonlarının yavrularında pasif ve depresif davranışlar gözlemlenmiştir. Rahimde titanyum dioksite maruz kalan yetişkin sıçanlarda yapılan testlerde öğrenme ve hafıza fonksiyonlarında belirgin bir azalma görülmüştür. Titanyum dioksite maruz kalan farelerde sosyal etkileşimlerde azalma tespit edilmiştir. Son olarak, titanyum dioksit maruziyetiyle dopaminerjik nöronlarda hasar tespit edilmiş ve bu durumun Parkinson hastalığı riskini artırabileceği belirtilmiştir.

    Yapılan bir çalışmada titanyum dioksidin kan glikoz seviyeleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Sıçanlara günlük olarak oral yolla 64 mg/kg titanyum dioksit verildiğinde, serbest oksijen türlerinin ve kan glikozunun değişmediği gözlemlenmiştir. Ayrıca, plazma glikoz homeostazını düzenleyen organlarda histopatolojik değişiklikler bulunmamıştır. Sıçanlar üzerinde yapılan bir çalışmada, sıçanlar günlük olarak 0, 2, 10 ve 50 mg/kg dozlarında titanyum diokside 30 ve 90 gün boyunca maruz bırakılmıştır. Çalışmanın sonucunda, titanyum dioksidin bağırsaklardan glikoz absorbsiyonunu azaltarak ve karaciğerde glikoz metabolizmasını artırarak hipoglisemik etkiye neden olabileceği bildirilmiştir. Gebelik sırasında titanyum dioksit etkilerini inceleyen bir çalışmada ise sıçanlara gebeliğin 5. gününden 18. gününe kadar günde 5 mg/kg titanyum dioksit nanopartikülleri verilmiştir. Çalışmanın sonucunda, maternal kan glikoz seviyelerinin arttığı ve mikrobiyotanın değiştiği gözlemlenmiştir. Ancak, mikrobiyotadaki değişikliğin titanyum dioksit maruziyeti veya gebelik sürecinin doğal sonucu olup olmadığı sonucuna varılamamıştır. Tip 2 diyabetli sekiz kişinin pankreas dokularının incelendiği başka bir çalışmada, titanyum dioksidin sadece Tip 2 diyabetli dokularda biriktiği bulunmuştur. Bu ön çalışmanın sonuçlarına dayanarak, nano boyutlu titanyum dioksit kristalleriyle ilişkili olabileceği düşünülen Tip 2 diyabet ve pankreatik iltihapla ilişkili diğer hastalıkların olası bir ilişkisi önerilmiştir.

   Titanyum dioksit gibi nanomalzemelerin sindirim sistemi mikrobiyotasını etkileyebileceği düşünülmektedir. Fareler üzerinde yapılan çalışmalarda, titanyum dioksidin bağırsak mikrobiyotası üzerinde ciddi etkileri olduğu ve sindirim sistemiyle ilgili metabolik bozukluklara yol açabileceği bulunmuştur. İnsan bağırsak mikrobiyotası üzerinde yapılan bir çalışmada, titanyum dioksidin kısa zincirli yağ asitlerinin üretiminde önemli bir değişikliğe neden olmadığı belirlenmiştir. Diğer bir çalışmada, farelerde uzun süreli titanyum dioksit alımının bağırsak florası ve bağışıklık sistemi dengesini etkileyebileceği ve bağırsak iltihabına neden olabileceği öne sürülmüştür. Ayrıca diğer bir çalışma 50 mg titanyum dioksite maruz kalan farelerde makrofajlar, sitokinler ve T hücre yanıtında artış olduğu ve kısa zincirli yağ asitlerinde belirgin bir azalma gözlemlenmiştir. Fakat daha doğru bir sonuç için daha fazla araştırma yapılması gerektiği belirtilmiştir.

Yazan: İrem KARAKOÇ

Düzenleyen: Seray ŞAHİN 

KAYNAKÇA

GÜLTEKİN, F., İZLER, K., & ÇIRACI, Z. (2019). Current Developments about Titanium Dioxide               Academic Platform Journal of Halal Lifestyle, 1(2), 84-93.