Gıda Sektöründe Nanoteknoloji Uygulamaları ve Riskler

Transkript

Türkiye’de Gıda Sektöründe Nanoteknoloji ve İnsan Sağlığı
Gıda Sektöründe Nanoteknoloji Uygulamaları ve Riskler Doç. Dr. Gürer G. Budak (MD, PhD, EMBA)
Başkan; Uluslararası Nanotıp Akademisi (IANM)
Genel Kurul Üyesi; Avrupa Birliği Nanotıp Teknoloji Platformu (ETP‐NM)
Üye; NATO HFM 177 RTG
Başkan; MSB Ar‐Ge KBRN‐TP Biyolojik Çalışma Grubu
15.05.2012 ‐ İstanbul
Gıda Sektöründe Nanoteknoloji Uygulamaları ve Riskler Gelecek 10 yılda sosyo‐ekonomik etkisi en fazla olacak alanlar (*)
(*)The Institute for Global Futures
Gıda Sektöründe Nanoteknoloji Uygulamaları ve Riskler SORU: Nanoteknolojinin sosyo‐ekonomik etkisi neden önemlidir?
1‐ Nanoteknoloji organik ve inorganik maddeler üzerinde atomik seviyede yeni tasarımlar‐üretimler yapmaya fırsat vermektedir. 2‐ Nanoteknoloji uygulamaları tüm alanlarda temel bilimsel kuramları ve üretim teknolojilerini değiştirmektedir.
Gıda Sektöründe Nanoteknoloji Uygulamaları ve Riskler ¾2010 yılında nanoteknoloji temelli son ürünlerin global ekonomideki katma değeri 150 milyar USD oldu (*)
¾Bu değer 2014 yılında 2.6 trilyon USD olacak (**)
(National Science Foundation (NSF) 2001 yılında yaptığı 2015 yılı projeksiyonu 1 trilyon USD)
(*) Mitsubishi Institute
(**) Lux Research
Gıda Sektöründe Nanoteknoloji Uygulamaları ve Riskler Sanayide Nanoteknoloji Uygulamaları
(nanoteknoloji yatırımı yapan bazı firmalar)
Gıda Sektöründe Nanoteknoloji Uygulamaları ve Riskler European Commission, DG Research,
Unit “Nano S&T ‐ Convergent Science and Technologies”
Dünyada nanoteknoloji market projeksiyonu (2015)
(milyar USD)
Gıda Sektöründe Nanoteknoloji Uygulamaları ve Riskler Türkiye
%33
%20
%35
15
Gıda Sektöründe Nanoteknoloji Uygulamaları ve Riskler Gıda Sektöründe Nanoteknoloji Uygulamaları ve Riskler Gıda ve Tarım Sektöründe Nanoteknoloji Uygulamalarının Avantajları
Sosyal
¾Yüksek teknolojili tarımsal üretime olanak vermesi
¾Üretimin objektif kriterlerle denetlenmesi
¾Gıda kalitesi ve güvenliğinin artması
¾Çiftçinin ve tüketicilerin sağlığının korunması
¾Küçük üreticinin korunabilmesi
¾Eğitimli, bilinçli çiftçilerin desteklenebilmesi
Çevre
¾Pestisit ve zirai ilaç kullanımını azaltması
¾Çevrenin korunması
Ekonomik
¾Ürünlerin verimliliğinin arttırılması
¾İyi tarım ürünlerine yönelik tüketici talebinin arttırılması
¾Ürünün pazarda uygun değerden satılması
¾Dış pazarlara ihracatın kolaylaşması
Gıda Sektöründe Nanoteknoloji Uygulamaları ve Riskler Gıda ve Tarım Sektöründe Nanoteknoloji Uygulamalarının Avantajları
Gıda Sektöründe Nanoteknoloji Uygulamaları ve Riskler Gıda ve Tarım Sektöründe Nanoteknoloji Uygulamaları
1‐ Tarımsal Üretim
•
•
•
•
•
Nanopestisit ve Nanoherbisitler (düşük doz, yüksek etkinlik)
Nanofertilizörler (kontrollü salınım, düşük doz, nitrojen kaybında azalma, verim artışı)
Nanosensörler (mikro‐iklim şartları, pestisit, hastalık ve zararlıların saptanması)
Akıllı ilaç dağılım sistemleri (bitki hastalıklarının düşük doz ilaçlarla ve yüksek oranda tedavisi)
Nanokaplamalar (titanium dioxide, depolamada ortam kontaminasyonunun önlenmesi)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
2‐ Gıda Güvenliği ve Beslenme
•
•
•
•
•
Nanokaplamalar (Nanocomposites, gıda paketleme ve taşınmasında kontaminasyonun önlenmesi)
Nanodiyagnostikler (Real‐time PCR, tür tayini, gıda patojen ve mikroorganizmalarının saptanması)
Nano‐besin katkıları (hayvan yemlerine bağlı hastalıkların azalması, aflatoksin eradikasyonu)
Akıllı ilaç dağılım sistemleri (hayvan hastalıklarının düşük doz ilaçlarla ve yüksek oranda tedavisi)
3‐ Su Güvenliği
•
•
Nanofiltrasyon (carbon nanotubes, nanoporous ceramics, magnetic nanoparticles)
Detoksifikasyon (nanoscale zeolites, metal oxides, carbon nanotubes, nanofibers)
Gıda Sektöründe Nanoteknoloji Uygulamaları ve Riskler Risk var mı?
Gıda Sektöründe Nanoteknoloji Uygulamaları ve Riskler Risk var mı?
Nano-Fashion
Nano-Fobia
Gıda Sektöründe Nanoteknoloji Uygulamaları ve Riskler Gıda Sektöründe Nanoteknoloji Uygulamaları ve Riskler Gıda Sektöründe Nanoteknoloji Uygulamaları ve Riskler -Dr. Gürer G. Budak (Moderatör):
-Dr. Volkan Özgüz:
-Dr. Yusuf Menceloğlu:
-Dr. Umut Ekmekçi:
-Murat Oğuz Arcan:
Gıda Sektöründe Nanoteknoloji Uygulamaları ve Riskler Nanomalzemelerin Fizyopatolojik Etkileri
Doğal Nanomalzeme ? – Üretilmiş Nanomalzeme ?
Variables prior to cell
experiments
Variables during the
cell experiments
NP type
Cell type
NP size
Cell number
NP charge
Incubation time
NP shape
Incubation temperature
NP concentration (mg/ml)
Experimental medium type
(eg, PBS, cell media)
Number of washing steps
Note: Standard protocols
will be applied
to the cell samples for
flourescence and
TEM imaging (fixation,
postfixation steps)
Experimental medium pH
Determination Methods
For qualitative analysis: TEM
For quantitative analysis:
Flourescence, UV-Vis and ICP-MS
Nano-barriers for nano-carriers
BBB ~35 nm
renal ~ 8-12 nm
Alveolar ~10-24 nm
Dermal ~ 20-30 nm (flexible)
GI mucosal <500 nm
Cell membrane:
endocytosis up to
~ 100 nm
Nuclear membrane
<40 nm
Approx 99% dose of any administered medicinal drug does not hit its
target and just stays in body cells and tissues
•Polymer conjugates and bio-conjugates
•Biodegradable nanoparticles/nanocapsules
•Virus-like particles for gene delivery
•Delivery of small nucleic acids or mimetics
•Delivery of vaccines
•Synthetic biomimetics
© G. M.
J. Segers-Nolten, V. Subramaniam,
University of Twente
© Scientific American
•Liposomes
•Micellular and micro-emulsion Systems
•Liquid crystal based formulations
•Nanocrystals
•Antibodies and conjugates
•Naturally occurring proteins as delivery
systems
Input neuron
Value
Types of NPs
PMMA (1), Silica (2), PLA (3)
Diameter size of NPs 50 nm and 100 nm for PMMA and Silica 150 nm for PLA
Surface charge of NPs
Positive (+1) and Negative (‐1)
Concentrations of NPs
0,001 ‐ 0,01 mg/l
Incubation time 0,3, 6, 12, 24, 36, 48 hours for PMMA, Silica and PLA
0,1.5, 4, 9, 18, 30, 42 hours for silica
Fizyopatoloji
- Organik moleküllerle etkileşim: DNA, protein, lipid
- Hücre membranı ile etkileşim (ökaryod hücre, bitki hücresi, bakteri hücre duvarı)
- Hücre sistem ve metabolizma üzerine etkiler
• Mitosis
•Apoptosis/necrosis
•Inflammation
•Oxidative stress
•Immune response
•Mutagenicity/DNA repair
•Mitochondrial function
•Membran transport effect
Toksisite
- Birikim (Bioaccumulation)
- Yapısal değişiklikler (biotransformation, translocation)
- Adsorption
• Prevent them from being opsonised or cleared before reaching the target cells
• Interaction of nano-structures with plasma proteins
• Removal of nano - structures from the circulation by the reticuloendothelial system
• Absorption of nanostructures to cells
• Uptake and recycling of nanostructures
• Trans-endocytosis of nanostructures
• Endosomal escape of nanostructures
Gıda Sektöründe Nanoteknoloji Uygulamaları ve Riskler Gıda – Nanomalzeme Etkileşimi
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Hoet et al., 2004
Des Rieux et al., 2006
Hillyer and Albrecht, 2001
Wang et al., 2007
Pante and Kann, 2002
John et al., 2003
Cedervall et al., 2007
Kim et al., 2008
Sadauskas et al., 2007
Wiebert et al., 2006
Semmler‐Behnke et al., 2007
Yu et al., 2007
De Jong et al., 2008
………
Gıda Sektöründe Nanoteknoloji Uygulamaları ve Riskler Gıda – Nanomalzeme Etkileşimi
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Hoet et al., 2004
Des Rieux et al., 2006
Hillyer and Albrecht, 2001
Wang et al., 2007
Pante and Kann, 2002
John et al., 2003
Cedervall et al., 2007
Kim et al., 2008
Sadauskas et al., 2007
Wiebert et al., 2006
Semmler‐Behnke et al., 2007
Yu et al., 2007
De Jong et al., 2008
………
•
•
•
•
•
•
Nanomalzemenin gıdaya bulaşması ??? (istemli/istemsiz)
Gıdada nanomalzemenin saptanması ???
Gıdada ve/veya insanda ortaya çıkabilecek toksisitenin saptanması ???
In‐vitro >> In‐vivo testler ???
Toksisite testlerindeki metodoloji ???
Doz‐Etki‐Yan Etki çalışmaları ???
NANOBİOMED
Eğitim Bilişim Danışmanlık Ar-Ge Ş.ti
TEŞEKKÜRLER

Gıda Sektöründe Nanoteknoloji Uygulamaları ve Riskler

Transkript

Benzer belgeler

Popeyes® Türkiye, Popeyes® Louisiana Kitchen tarafından

kentsel risklerin azaltılması açısından kent ekolojisinin önemi