Forskere skaber anticancer nanomaterialer ved at simulere undervands vulkanske forhold

Forskere ved Aalto Universitet, Finland, har udviklet anticancer nanomaterialer ved at simulere den vulkan-inducerede dynamiske kemi i det dybe ocean. Den nye metode gør det muligt at fremstille nanoclusters af zinkperoxid på en miljøvenlig måde uden brug af yderligere kemikalier. De som syntetiserede zinkperoxid-nanopartikler kan bruges som et værktøj til kræftbehandling og mod andre komplekse sygdomme.

Forskerne har skabt disse størrelse-skræddersyede nanoclusters ved hjælp af Leidenfrost-effekten. Det er en begivenhed, der almindeligvis observeres i køkkenet under madlavning - dråber på en kogeplade vil svæve over overfladen i stedet for at få fysisk kontakt. I Leidenfrost-effekten, en væske tæt på en genstand, der er meget varmere end væskens kogepunkt, producerer et isolerende damplag, forhindrer væsken i at koge hurtigt. Nær vulkanporte dybt i havet, eller under særlige forhold i laboratoriet, damplaget kan dække et stort område uden at stige væk fra overfladen, samtidig med at molekylerne i væsken ovenfor opfører sig på en exceptionel måde.

"Den dynamiske undervandskemi set i naturen er inspirerende for næste generation af miljøvenlig nanokemi. I denne sammenhæng, grøn syntese af størrelsesskræddersyede nanopartikler på en let og skalerbar måde via en dynamisk proces er ikke blevet introduceret indtil videre, " siger professor Mady Elbahri ved Aalto University. "Vi demonstrerer Leidenfrosts dynamiske kemi, der forekommer i en undervands overophedet lukket zone som et nyt værktøj til skræddersyet skabelse af nanoclusters af zinkperoxid. Fænomenets hydrodynamiske natur sikrer udbrud af nanoclusterne mod et meget koldere område, giver anledning til vækst af monodisperse, størrelse skræddersyede nanoclusters."

"Vores undersøgelse kan bane vejen for bæredygtig syntese af monodisperse partikler, " siger Ramzy Abdelaziz, en postdoc-forsker ved Elbahris gruppe og medforfatter til undersøgelsen.

Fra et biomedicinsk perspektiv, peroxider fungerer som iltleverandør, og kan således udnyttes i behandlingen af ​​en lang række sygdomme induceret af anaerobe og endda cancerceller.

"Vores nanopartikler er blevet undersøgt med hensyn til cytotoksisk effekt på suspension og adhærente celler for at bevise deres anvendelighed som cancer nanoterapeutika, " siger Duygu Disci-Zayed, et tidligere forskningsgruppemedlem.

Efter at have syntetiseret de monodisperse ZnO2-partikler, forskerne udførte en række indledende eksperimenter for at bestemme virkningen af ​​disse nanopartikler på både kræftceller og normale celler. Ifølge deres undersøgelse, ZnO2 nanopartikler har potentialet til at dræbe tumorceller ved apoptotiske og ikke-apoptotiske mekanismer.

Undersøgelsen blev offentliggjort i dag i Naturkommunikation .