Ceria-nanopartikler kunne mindske skaden fra iskæmiske slagtilfælde

(Phys.org) - Den mest almindelige form for slagtilfælde er forårsaget af en pludselig reduktion i blodgennemstrømningen til hjernen (iskæmi), der fører til en utilstrækkelig forsyning af ilt og næringsstoffer. Disse såkaldte iskæmiske slagtilfælde er en af ​​de førende årsager til død og handicap i industrialiserede nationer. Hvis de ikke straks afhjælpes ved medicinsk indgreb, områder af hjernen kan dø ud. I tidsskriftet Angewandte Chemie, Koreanske forskere har nu foreslået en ny tilgang til supplerende behandling:Ceria-nanopartikler kan fange de reaktive iltforbindelser, der er resultatet af iskæmi, og få celler til at dø.

Når blodgennemstrømningen til områder af hjernen er begrænset, reaktive oxygenforbindelser som superoxidradikalanioner (O2 ^{• –} ), hydrogenperoxid (H ₂ O ₂ ), og hydroxylradikaler (HO ^{• –} ) dannes og akkumuleres. Disse arter forårsager oxidativ skade og er ansvarlige for vævsskade og celledød under et slagtilfælde. Nerveforbindelser og neurovaskulære enheder ødelægges, og hjernens funktion i disse områder stopper. På trods af forskellige behandlinger, der primært bekæmper årsagerne til nedsat blodgennemstrømning, såsom trombose, der har ikke været nogen måde at beskytte nerver mod oxidativ skade efter et akut iskæmisk slagtilfælde. Seung-Hoon Lee, Taeghwan Hyeon, og deres team ved Seoul National University håber, at nanopartikler lavet af ceriumoxid kan repræsentere en ny tilgang til behandling.

Celler indeholder enzymer, der kan nedbryde reaktive oxygenarter:superoxiddismutaser, som omdanner superoxidanioner til hydrogenperoxid; og katalase, som spalter brintoverilte. Ceria-nanopartikler kan begge dele. Hvordan virker det? Cerium i cerium krystaller er til stede i form af Ce ⁴⁺ . Imidlertid, hvis partikelstørrelsen reduceres til nogle få nanometer i diameter, nogle pletter på overfladen mangler iltatomer. Disse steder har Ce ³⁺ i stedet, som nemt kan reduceres tilbage til Ce ⁴⁺ og kan reversibelt binde ilt.

Forskerne behandlede cellekulturer med et stof, der øger koncentrationen af ​​reaktive oxygenarter, hvilket fører til øget celledød. Behandling med nanopartikler af ceriumoxid forbedrede cellens overlevelsesrate drastisk. I dyreforsøg, forskerne fremkaldte iskæmiske slagtilfælde hos rotter. Intravenøst ​​administrerede ceria-nanopartikler reducerede slagvolumen og nerveskader betydeligt. En optimeret, omhyggeligt afbalanceret dosis er nødvendig, imidlertid.

Interessant nok, koncentrationen af ​​ceria nanopartikler i de sunde områder af hjernen var meget lave, mens dem i de iskæmiske områder var drastisk forhøjede. Forskerne spekulerer i, at ceria-nanopartiklerne næsten ikke kan passere gennem den intakte blod-hjerne-barriere. Imidlertid, barrieren er beskadiget i de iskæmiske områder, gør det muligt at nå de syge områder i hjernen og stoppe oxidative skader.