Uorganiske nanozymer, der fungerer som terapeutiske midler og kontrastmidler ved MR- og PET-scanning

CIC biomaGUNE Molecular and Functional Biomarkers-gruppen har udviklet en hurtig, omkostningseffektiv, syntetisk mikrobølgemetode til fremstilling af ultrasmå manganferrit-nanopartikler, der fungerer som avancerede, multimodale kontrastmidler ved magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) og positronemissionstomografi (PET). ); de har også intracellulær katalytisk aktivitet, som et resultat af hvilken en hidtil uset reduktion i tumorvækst kan induceres for materialer af denne type i en præklinisk model for brystkræft. Resultaterne af denne forskning, udgivet af tidsskriftet Small , demonstrere, at disse nanopartikler har robuste egenskaber til nanobioteknologiske anvendelser.

Ultrasmå manganferritnanopartikler består af jern, mangan og ilt; de er jernoxidpartikler, der måler omkring 4 nanometer og har mangan integreret i deres krystalstruktur. Traditionelt fremstilles disse typer partikler ved hjælp af tidskrævende organiske processer, der kræver kedelige oprensningsfaser. I disse tilfælde gjorde deres organiske belægning det umuligt for dem at blive brugt i vandige eller biologiske miljøer. Men ved at bruge en hurtig, mikrobølge-assisteret metode i dette arbejde, "var vi i stand til at demonstrere, at det er muligt at producere disse vandopløselige nanopartikler, der er klar til brug i celler såvel som i prækliniske undersøgelser, og som er samtidigt meget effektive som kontrastmidler til MRI og som katalase-efterlignende nanozymer. Derudover tillader denne syntese radioisotopmærkning til PET-billeddannelseskontrastformål, hvilket udvider dets anvendelse i bioimaging," siger Susana Carregal, associeret forsker ved CIC biomaGUNE og CIBERES.

I denne undersøgelse har Carregals forskergruppe bevist "både in vitro og i prækliniske undersøgelser af brystkræft, at disse nanopartikler reducerer hydrogenperoxidet og øger niveauet af ilt inde i tumorcellerne. Disse to små molekyler styrer vigtige cellulære funktioner med direkte implikationer for begyndelsen af ​​sygdomme som lungefibrose eller cancer, så disse nanozymer kunne bruges i behandlinger, hvor reguleringen af ​​disse metabolitter er afgørende," forklarede Carregal.

Et bibliotek af nanopartikler med forskellige magnetiske og katalytiske egenskaber

Ved hjælp af små ændringer har denne forskergruppe fremstillet et bibliotek af 14 partikler med forskellige magnetiske og katalytiske egenskaber:"Vi kan kontrollere mængden af ​​mangan, vi indsætter i partiklerne uden at ændre egenskaber som ladning eller størrelse, som er vigtige mht. til deres biosikkerhed og biodistribution i kroppen. Ved at justere mængden af ​​mangan kan vi få nanozymerne til at vedtage forskellige billeddannelses- og katalytiske egenskaber," sagde Dr. Carregal. På den måde kunne det mest passende nanozym vælges afhængigt af den valgte anvendelse.

"Den kendsgerning, at PET kan udføres samtidigt ved siden af ​​MR, og det faktum, at partiklerne i sig selv udviser svækkelse af tumorvækst, er et bemærkelsesværdigt fremskridt. Dette var ikke set før. Partiklerne havde normalt ikke en indvirkning på tumorvæksten alene. ," sagde Carregal. Disse lovende applikationer åbner op for nye veje til udvikling af mere effektive terapeutiske midler (midler, der udfører både terapeutiske og diagnostiske funktioner). "I princippet er dette en undersøgelse på et indledende stadium, det viser potentialet af disse materialer," tilføjede hun.

Forskeren insisterede på, at "der er stadig lang vej igen. Selvom vi er kommet frem til en mere effektiv og billigere syntetisk proces, og vi har demonstreret dens indvirkning på cellebiologi, studiet af metabolitternes tilpasningsmekanismer og lang tid. - term biosikkerhed ville skulle udvikles yderligere."

Forskergruppen har leveret et værdifuldt værktøj inden for nanozymer "ikke kun takket være deres katalytiske effektivitet, men også deres kombinerede brug som et multimodalt kontrastmiddel. Der er dog stadig meget forskningsarbejde, der skal udføres indtil deres potentiale omfang er bevist i applikationer, der kan have en indvirkning på samfundet," konkluderede Carregal. + Udforsk yderligere

ROS-fjernende nanozymer til anti-inflammationsterapi