En sikker og kraftfuld behandling for kroppen mod dødelig stråling

På trods af den brede anvendelse af stråling i diagnostik og behandlinger, der er stadig ikke noget magisk materiale til at beskytte mennesker mod stråling. Selvom Amifostine er udviklet som et radiobeskyttelsesmiddel, FDA godkendte kun ansøgningen til beskyttelse af spytkirtler. Det kræver også gentagne injektioner for at være effektive, og det kan udgøre alvorlige sundhedstrusler med systemisk toksicitet og komplikationer, når det påføres dem, der er under total kropsbestråling.

Forskere ved Center for Nanopartikelforskning, inden for Institute for Basic Science (IBS, Sydkorea) i samarbejde med deres kolleger ved Seoul National University, Tandlægeskolen og Dental Research Institute, har rapporteret en yderst effektiv og sikker nanokrystal til bekæmpelse af farlige doser af stråling. Ved at dyrke manganoxid (Mn ₃ O ₄ ) nanokrystaller oven på Ceriumoxid (CeO ₂ ) nanokrystaller, forskergruppen øgede CeO's katalytiske aktivitet ₂ /Mn ₃ O ₄ nanokrystaller i deres evne til at afværge bivirkninger af dødelig stråling.

"Overdreven reaktiv iltart (ROS) findes i en række større sygdomme, herunder sepsis, Kræft, kardiovaskulær sygdom, og Parkinsons sygdom, bare for at nævne nogle få, "siger Hyeon Taeghwan, direktør for IBS Center for Nanoparticle Research (Seoul National University Distinguished Professor). "En kraftig antioxidant, der kun kan fungere ved lave doser, kan sikre bæredygtige anvendelser af stråling inden for medicinsk, industrielle og militære rammer og mere. Disse nye CeO ₂ /Mn ₃ O ₄ hetero-strukturerede nanokrystaller er fem gange stærkere end når CeO ₂ eller Mn ₃ O ₄ gør jobbet alene, "bemærker direktør Hyeon.

Når vores krop udsættes for høje strålingsniveauer, en massiv mængde ROS genereres inden for millisekunder på grund af nedbrydning af vandmolekyler. Disse ROS beskadiger cellerne alvorligt, til sidst førte til deres død. Forskergruppen henvendte sig til CeO ₂ og Mn ₃ O ₄ nanopartikler for deres fremragende ROS -rensningsevner. Udfordringen var, hvordan man anvender disse antioxidant -nanomaterialer på en sikker og økonomisk måde. Selvom det er effektivt, Direktør ₂ og Mn ₃ O ₄ nanopartikler kan kun fjerne ROS i høje doser. De er også sjældne materialer og svære at få fat i.

Forskerne trak på den fremgangsmåde, der normalt anvendes inden for katalyse:stabling af nanopartikler med forskellige gitterparametre resulterer i overfladestamme og øger iltmængderne på overfladen af ​​nanokrystal. "Den synergistiske effekt af stammen genereret på Mn ₃ O ₄ og den øgede iltmangel på CeO ₂ overflade forbedrede overfladebindingsaffiniteten for ROS, øge nanokrystallernes katalytiske aktivitet, "Han Sang Ihn, den første forfatter til undersøgelsen, forklarer.

"Stamteknik af nanokrystaller, hovedsagelig studeret inden for katalysatorer, er nu blevet udvidet til det medicinske område for at beskytte celler mod ROS-relaterede sygdomme, "siger Cho Min Gee, den første forfatter til undersøgelsen.

Forskergruppen kontrollerede sikkerheden, samt effektiviteten af ​​disse nye antioxidant -nanokrystaller. Molekylær dynamik analyseres ved hjælp af akut strålingsmodel af humane tarmorganoider. "Organoider forbehandles med CeO ₂ /Mn ₃ O ₄ nanokrystaller udtrykte flere gener, der var relateret til spredning og vedligeholdelse af tarmstamceller og færre celledødsgener, sammenlignet med gruppen uden forbehandling, "forklarer Sang-woo Lee, den første medforfatter af undersøgelsen. I et musestudie, administrerende direktør ₂ /Mn ₃ O ₄ nanokrystaller øgede signifikant dyrenes overlevelsesrate til 67% med kun en meget lille dosis (1/360 af Amifostine injektionsdosis) og reducerede oxidativt stress til indre organer, cirkulation, og knoglemarvsceller uden væsentlige tegn på toksicitet

"For at sikre en sikker og bred anvendelse af et radiobeskyttelsesmiddel i klinikken, nøglen er at opretholde høj katalytisk effektivitet i lave doser. Disse CeO ₂ /Mn ₃ O ₄ nanokrystaller beviser deres kraftfulde antioxidantvirkninger for effektivt at beskytte hele vores krop i små doser, "siger Park Kyungpyo, professor ved Institut for Tandpleje, Seoul National University.