Koreai tudósok biztonságos és hatékony gyógymódot fedeztek fel a sugárbetegség ellen
A nanokristályok sejtszinten védenek a halálos sugárzás ellen
A sugárzás továbbra is káros az emberre, bár a sugárzást széles körben használják az orvostudományban. A dél-koreai tudósok új fejlesztései csökkentik a sugárzás hatását és megakadályozzák a szövetkárosodást.
Az Alaptudományi Intézet (IBS, Dél-Korea) Nanorészecskék Tanulmányozási Központjának kutatói a Szöuli Nemzeti Egyetem és más tudományos intézmények munkatársaival együttműködve kifejlesztettek egy nanokristályt, amely harcol a veszélyes sugárzási dózisokkal.
Kis adagokban az új nanokristályok erőteljes antioxidáns hatással vannak a szervezetre, és megakadályozzák a sugárzás mellékhatásait.
A tanulmány eredményeit az Advanced Materials folyóirat publikálja.
Koreai tudósok cion-dioxid nanorészecskéket nyertek kevert mangán-oxid felületi réteggel, amely fokozott katalitikus aktivitást biztosít a reaktív oxigénfajták ellen - a sugárzás élő szervezetekre gyakorolt hatásainak egyik közvetett mechanizmusa. A kapott nanorészecskék biokompatibilisek, és nagy dózisú sugárzás után 67% -ra növelik az egerek túlélését.
A sugárzásnak az élő szervezetekre gyakorolt egyik következménye a víz radiolízise, amelynek során reaktív oxigén részecskék - például O2 -, H2 O2 és OH-gyökök képződnek. Ezek a részecskék oxidálhatják a szerves molekulákat, elpusztítva az élő szöveteket. 6 Gy (szürke) feletti éles sugárzási dózis esetén a legtöbb esetben a beteg három héten belül meghal. A meglévő sugárzásellenes szerek nem elég hatékonyak és negatív mellékhatásokkal járnak. Ezért próbálnak a tudósok új, nem mérgező gyógyszereket találni, amelyek hosszú hatásúak és erős antioxidáns hatásúak.
Az elmúlt években a tudósok nagy figyelmet fordítottak antioxidáns tulajdonságú szervetlen nanoanyagokra - a cérium, a mangán és a vanádium oxidjaira. Már bebizonyosodott, hogy felhasználhatók reaktív oxigénfajok ellen.
Nanorészecske séma. Hitel: Sang Ihn Han et al./Haladó anyagok, 2020
A nanorészecskék előállításához a kutatók cérium-dioxid magkristályokat használtak, amelyeket mangán-klorid oldatába merítettek. Oxidatív szubsztitúciós reakció kezdődött a felszínen. A cérium részlegesen redukálódik +3 oxidációs állapotra, a mangán pedig +3-ra oxidálódik, ami mangán-oxid réteg kialakulásához vezet a nanokristályok felületén. Ilyen részecskék felhasználására a testben a tudósok foszfolipid-polietilénglikollal (PL-PEG) bevontak.
A nanorészecskék felületének mangántartalmát atomemissziós spektroszkópia segítségével tanulmányozva a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy a Ce 4+ és Mn 2+ ionok a felszínre koncentrálódnak, mivel ezek a legnagyobbak és a kristályrács, a mangán paraméterének eltérései miatt oxid rétegek jelennek meg, mechanikai feszültségek jelennek meg, ami a kristályrács hibáihoz vezet. Az ilyen szerkezetek hibáinak fő típusa az oxigén szabad helyei, amelyek segítségével a reaktív oxigénrészecskék elnyomása történik.
A kapott nanorészecskék elektronmikrográfiája. Hitel: Sang Ihn Han et al./Haladó anyagok, 2020
Mielőtt egerekben tesztelték a nanorészecskék sugárvédő tulajdonságait, a kutatók emberi és egér bél őssejteken tesztelték őket. Először is, a besugárzás során meg kell védeni az LGR5 + fehérjét, amely a sejtek sugárterhelés utáni helyreállításáért felelős. A besugárzás előtt az egér sejtek kontrollcsoportjában 14% LGR5-pozitív sejt volt, sugárterhelés után szinte mindegyik megsemmisült (0,17%), de a sejtekbe juttatva CeO2-Mn3O4 nanorészecskék az LGR5 sejtek 9,78 százaléka maradt meg élő. Az emberi bél őssejtjeinek besugárzásakor, amikor nanorészecskék kerülnek a sejtekbe, a tudósok megerősítették, hogy a reaktív oxigénfajok koncentrációja jelentősen csökkent. 24 órával a védett sejtekben végzett besugárzás után az apoptózis csak a periférián fordul elő, szemben a nem védett sejtekkel.