Doktoritöö kaitsmine: Sandra Käosaar

14. septembril 2018 kaitses Sandra Käosaar Tallinna Tehnikaülikoolis oma doktoritööd teemal:

„Toxicological Profiling of Silver and Copper Oxide Nanoparticles on Saccharomyces cerevisiae BY4741 Wild-Type and Single-gene deletion mutants”

Hõbeda (Ag) ja vaskoksiidi (CuO) nanoosakesed (NO) on antimikroobsete omadustega ja on seetõttu perspektiivsed kasutada nii igapäevatoodetes (tekstiilid, kreemid, hambapastad jne) kui ka biomeditsiinis (haavaplaastrid, implantaatide pinnakatted, salvid jne). NO rakendamiseks on aga oluline mõista nende toksilisuse mehhanisme ja ümbritseva keskkonna mõju nende mürgisusele.

Doktoritöö peamiseks eesmärgiks oli uurida Ag ja CuO nanoosakeste toksilisuse mehhanisme pärmile Saccharomyces cerevisiae BY4741, kasutades nii metsiktüve kui ka geenikatkestusmutante. Pärmi S. cerevisiae kasutati selles töös nii eukarüootse- kui ka seeneraku mudelina. NO mürgisuse mehhanismide uurimiseks kasutati mutante, mis olid tundlikud kas metalli-ioonidele, oksüdatiivsele stressile või rakukesta/membraani kahjustustele. Testiti ka endotsütoosi-defektset tüve (end3D), et välja selgitad endotsütoosi rolli NO sisenemisel pärmirakku. Geenikatkestusmutantide kasutamine on uudne ja perspektiivne meetod NO toime-mehhanismide uurimisel.

Doktoritöö tulemused näitasid, et Ag ja CuO NO üks peamisi mürgisuse mehhanisme tulenes nende lahustuvusest, mida sai muuta nii osakeste suuruse, pinnakatte kui ka testikeskkonnaga. Esmakordselt näidati, et Ag NO sisenevad pärmirakkudesse endotsütoosi teel ja endotsütoosi blokeerimine on üks meetod Ag NO mürgisuse suurendamiseks pärmirakkudele.

Doktoritöö raames töötati välja ka uudne meetod NO antimikroobsuse testimiseks. Meetodi uudsus seisnes deioniseeritud (DI) vee kui testikeskkonna kasutamises, mis võimaldab uurida NO keskkonnas, mis ei muuda nende füüsikalis-keemilisi omadusi. Näidati, et kuni 24 tunni ekspositsioonil DI vees, mikroobirakkude (pärmid, bakterid ja mikrovetikad) elulevus ei vähenenud. Deioniseeritud vee kui testikeskkonna kasutamine mikroorganismide uurimisel on uudne, kuna siiani on DI vett, kui hüpoosmootset keskkonda, peetud sobimatuks, seoses võimaliku negatiivse mõjuga mikroobide elulevusele.

Doktoritöö tehti Keskkonnatoksikoloogia laboris, Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituudis (KBFI).

Doktoritöö juhendaja: Dr. Kaja Kasemets (KBFI vanemteadur); Kaasjuhendajad: Dr. Anne Kahru (KBFI juhtivteadur) ja Prof Andres Öpik (TTÜ).

Doktoritöö oponendid: Dr Olga Muter (Latvian University, Riga) ja Prof Maia Kivisaar (Tartu Ülikool).