Smart antioxidantholdig polymer reagerer på kroppens kemi, miljø

Oxidanter fundet i levende organismer er biprodukter af metabolisme og er afgørende for sårheling og immunitet. Imidlertid, når deres koncentrationer bliver for høje, betændelse og vævsskade kan opstå. Ingeniører fra University of Illinois har udviklet og testet et nyt lægemiddelleveringssystem, der registrerer høje oxidantniveauer og reagerer ved at administrere den helt rigtige mængde antioxidant for at genoprette denne delikate balance.

Resultaterne er offentliggjort i tidsskriftet Lille .

Mange lægemidler omfatter specialiserede polymerer og partikler, der styrer timingen eller koncentrationen af ​​det lægemiddel, der frigives, når det først er indgivet, sagde forskerne. Imidlertid, disse tilsætningsstoffer kan hæmme krystallisering under fremstillingsfasen af ​​nogle lægemidler - som antioxidanter - og få dem til at opløses i kroppen på en ukontrolleret måde.

"Vi så en mulighed her for at udvikle en anden slags lægemiddelleveringssystem, der kunne mærke niveauet af oxidant i et system og reagere ved at administrere antioxidant efter behov, " sagde professor i kemisk og biomolekylær ingeniør og studiemedforfatter Hyunjoon Kong.

Kong og hans team fandt en måde at samle krystaller af catechin - den lysegrønne antioxidant, der findes i grøn te - ved hjælp af en polymer, der kan mærke, når oxidantkoncentrationerne bliver for høje. Forskerne testede reaktionsevnen af ​​den resulterende katekin krystal-holdige polymer i det almindelige ferskvandsplanktoniske krebsdyr Daphnia magna, vandloppen.

"Hjertefrekvens er en indikation af, i hvilket omfang potentielt giftige kemikalier påvirker fysiologien i vandlopper, Kong sagde. "Daphnids bruges ofte til at overvåge miljøpåvirkninger på økologiske systemer, og fordi deres hjerter ligner hvirveldyrs, de bruges også til at evaluere effektiviteten af ​​hjertebeskyttende lægemidler."

Forskerne udsatte dafniderne for vand, der var forurenet med subletale koncentrationer af den naturlige oxidant hydrogenperoxid, mens de overvågede deres hjertefrekvens. De fandt ud af, at dafnidernes gennemsnitlige hjertefrekvens faldt fra 348 til 290 og 277 slag i minuttet, afhængig af den anvendte koncentration af hydrogenperoxid.

Da holdet tilføjede den nye katekinkrystal samlet med polymer til eksperimentet, vandlopperne fik til sidst en tæt på normal puls.

Ud over de potentielle farmaceutiske anvendelser for den nye polymer, Kongs gruppe undersøger brugen af ​​det til at begrænse virkningen af ​​stærkt oxiderende kemikalier i naturlige vandveje.

"Brintoverilte bruges ofte til at rense vand, der er tilsmudset af for mange alger, og dette vækker bekymring for, hvordan oxidanten kan påvirke levende organismer i vand, " sagde han. "Vi tror, ​​at dette nye antioxidant-leveringssystem kan bruges til at løse problemet med overoxideret naturligt vand."

Forskerne planlægger at skubbe videre med at udvikle polymeren til farmaceutiske og miljømæssige anvendelser. "Denne undersøgelse viste et koncept, men vi har mere arbejde at gøre, " sagde Kong. "Der er bekymring over sikkerheden af ​​den specifikke polymer, vi brugte - polyethylenimin diselenid - men vi er tæt på at finde en levedygtig erstatning."