Nye enkeltatoms nanozymer viser løfte om hypoxi-tolerant singlet oxygen-batteri

Et forskerhold ledet af forskere ved National University of Singapore (NUS) har udviklet en ny type nanozym, der kan generere singlet ilt i et hypoxisk miljø. Dette gennembrud kan føre til udviklingen af ​​mere effektive kræftbehandlinger og andre applikationer, der kræver produktion af singlet oxygen.

Singlet oxygen er en meget reaktiv form for oxygen, der kan beskadige celler og DNA, hvilket gør det til et lovende terapeutisk middel mod kræft og andre sygdomme. Imidlertid kræver de fleste konventionelle metoder til at generere singlet oxygen tilstedeværelsen af ​​oxygen, hvilket begrænser deres effektivitet i hypoxiske miljøer såsom solide tumorer.

NUS-teamets nye nanozym er baseret på et enkelt jernatom indlejret i en kulstofmatrix. Dette nanozym kan effektivt generere singlet ilt selv i fravær af ilt, hvilket gør det til en lovende kandidat til hypoxi-tolerante kræftbehandlinger.

Ud over dets potentiale for kræftbehandling, kan det nye nanozym også bruges i andre applikationer, der kræver produktion af singlet oxygen, såsom vandrensning og desinfektion.

Resultaterne af NUS-holdet blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Nanotechnology.

Baggrund

Singlet oxygen er en meget reaktiv form for oxygen, der har to uparrede elektroner. Dette gør det meget mere reaktivt end det mere almindelige triplet-ilt, som har to parrede elektroner. Singlet oxygen kan reagere med en række forskellige molekyler i celler, herunder DNA, proteiner og lipider, og forårsage skade, der kan føre til celledød.

Singlet oxygen produceres naturligt i kroppen af ​​en række enzymer, herunder NADPH-oxidase og xanthinoxidase. Produktionen af ​​singlet ilt er dog ofte stramt reguleret, da det kan være skadeligt for celler.

I de senere år har der været stigende interesse for at bruge singlet oxygen som et terapeutisk middel mod cancer og andre sygdomme. Singlet oxygen kan dræbe kræftceller ved at beskadige deres DNA og andre cellulære komponenter. Imidlertid kræver de fleste konventionelle metoder til at generere singlet oxygen tilstedeværelsen af ​​oxygen, hvilket begrænser deres effektivitet i hypoxiske miljøer såsom solide tumorer.

NUS-teamets nye nanozym

NUS-teamets nye nanozym er baseret på et enkelt jernatom indlejret i en kulstofmatrix. Dette nanozym kan effektivt generere singlet ilt selv i fravær af ilt, hvilket gør det til en lovende kandidat til hypoxi-tolerante cancerterapier.

Nanozymet virker ved at bruge jernatomet til at katalysere reaktionen mellem hydrogenperoxid og bicarbonat til dannelse af singlet oxygen. Denne reaktion kræver ikke ilt, så nanozymet kan stadig producere singlet ilt i hypoxiske miljøer.

Potentielle applikationer

NUS-teamets nye nanozym kan have en række potentielle anvendelser inden for kræftbehandling og andre områder. Nogle potentielle applikationer omfatter:

* Kræftbehandling: Nanozymet kunne bruges til at levere singlet ilt direkte til kræftceller, dræbe dem, mens sunde celler efterlades uskadte.

* Vandrensning: Singlet oxygen kan bruges til at dræbe bakterier og andre mikroorganismer i vand, hvilket gør det til et potentielt vandrensningsmiddel.

* Desinfektion: Singlet oxygen kan også bruges til at desinficere overflader, hvilket gør det til et potentielt værktøj til infektionskontrol.

NUS-teamet arbejder i øjeblikket på at videreudvikle deres nanozyme og udforske dets potentielle anvendelser.