Undersøgelse af solid-state atomær brint som en potentiel hydrogenterapi strategi

Overekspression af reaktive oxygen- og nitrogenarter (RONS) er tæt forbundet med opståen og progression af forskellige kroniske sygdomme, såsom cancer, Alzheimers sygdom og kroniske diabetiske sår. Hydrogenterapi, som en ny og lovende terapeutisk tilgang til generelle formål, anvender normalt molekylært H₂ at selektivt eliminere RONS og opretholde intracellulær redox-homeostase, og derved behandle relaterede kroniske sygdomme.

Det mere bioreducerbare atomære brint forventes at give en bredspektret RONS-opfangningsevne, der er bedre end konventionel H₂ . Udviklingen af ​​en avanceret terapeutisk brintplatform, der kombinerer tilstrækkelig atomær brintbelastning, kontrollerbar frigivelse og bionedbrydelighed, er dog fortsat en gigantisk teknologisk udfordring.

For at løse dette problem har et hold ledet af prof. Jun Jiang og prof. Yucai Wang fra University of Science and Technology of China (USTC) for nylig med succes introduceret stærkt reducerbart atomært brint i WO₃ gitter ved hjælp af en elektron-proton co-doping-strategi, der for første gang demonstrerer, at atomart brint eliminerer et bredt spektrum af RONS, som konventionel H₂ kan ikke.

Ydermere er wolframbronzefasen H_0,53 WO₃ (HWO) viste sig at være en yderst ønskværdig bærer for atomart brint med bemærkelsesværdige egenskaber, herunder højkapacitets brintlagring, kontrollerbar brintfrigivelse og pH-reagerende biologisk nedbrydelighed. I en diabetisk sårmodel omdannede det atomare hydrogen det diabetiske sårmikromiljø og lindrede inflammation, hvilket igen fremmede kollagenaflejring og angiogenese, hvilket effektivt fremskyndede kronisk sårheling.

"Set fra termodynamik og kemisk kinetik er atomært brint langt mere reaktivt end molekylært H₂ , hvorimod opbevaring og brug er ekstremt vanskelig. Takket være elektron-proton co-doping-strategien har vi realiseret aflejringen af ​​atomart brint i metaloxider under milde forhold," sagde prof. Jun Jiang.

"I en bredere forstand er den grundlæggende kategori af hydrogenterapeutiske materialer ikke længere begrænset til de almindeligvis aktive metaller/ikke-metaller eller deres hydrider. Hydrogenarter i mere fysiske former er tilgængelige som effektive RONS-opfangere, der kan spille en positiv rolle i brint- centrerede terapeutiske strategier."

Undersøgelsen er publiceret i tidsskriftet National Science Review .

Flere oplysninger: Man Luo et al., Solid-state atomisk brint som en bredspektret RONS-renser til accelereret diabetisk sårheling, National Science Review (2023). DOI:10.1093/nsr/nwad269

Leveret af Science China Press