Wissenschaftler an der Rice University sind die Verbesserung der natürlichen antioxidativen Eigenschaften eines Elements in einem Auto -Katalysator fand es nützlich für medizinische Anwendungen zu machen.
Reis Chemiker Vicki Colvin führte ein Team, das kleine , gleichmäßige Kugeln aus Ceroxid erstellt und gab ihnen eine dünne Schicht von Fettölsäuresie biokompatibel zu machen. Die Forscher sagen, ihrer Entdeckung hat das Potenzial, zur Unterstützung der Behandlung Schädelhirntrauma , Herzstillstand und Alzheimer- Patienten und kann gegen strahleninduzierten Nebenwirkungen von Krebspatienten erlitten zu schützen.
Ihre Nanopartikel haben auch Potenzial , um Astronauten vor langfristigen Strahlenbelastung zu schützen in Raum und vielleicht sogar verlangsamen den Alterungsprozess , berichtet sie .
Die Forschung wird in diesem Monat in der Zeitschrift der American Chemical Society ACS Nano .
Ceroxid -Nanokristalle haben die Fähigkeit, zu absorbieren und Sauerstoffionen - eine chemische Reaktion als Reduktions Oxidation oder Redox kurz bekannt. Es ist der gleiche Prozess, der Katalysatoren ermöglicht im Auto zu absorbieren und zu beseitigen Schadstoffe .
Die an der Rice machte Partikel sind klein genug, um in die Blutbahn injiziert werden , wenn Organe brauchen Schutz vor Oxidation , insbesondere nach traumatischen Verletzungen , wenn eine Beschädigung reaktive Sauerstoffspezies (ROS) dramatisch zunehmen.
Die Cer Partikel gehen sofort an die Arbeit , zu absorbieren ROS freien Radikalen , und sie im Laufe der Zeit zu arbeiten , wenn die Teilchen zurück in ihren Ausgangszustand , einem Prozess, der ein Geheimnis bleibt weiterhin , sagte sie. Die dabei freigesetzte Sauerstoff -Spezies "nicht Super- reaktiv sein ", sagte sie .
Colvin wobei Ceroxid, eine Form des Seltenerdmetalls Cer, bleibt wie er zyklisch zwischen Ceroxid III und IV relativ stabil. In dem ersten Zustand ist , weisen die Nanopartikel Lücken in ihrer Oberfläche, die Sauerstoffionen absorbieren wie ein Schwamm. Wenn Ceroxid III mit freien Radikalen gemischt , es katalysiert eine Reaktion , die effektiv defangs der ROS durch die Erfassung von Sauerstoffatomen und Drehen in Ceroxid IV . Sie sagte, Ceriumoxid IV Partikel langsam loslassen ihre aufgenommenen Sauerstoff und fallen an Ceroxid III und können sich freie Radikale, immer und immer wieder zu brechen.
Colvin sagte der Nanopartikel ' winzigen Größe macht sie effektiver Fänger von Sauerstoff.
" Je kleiner die Partikel , desto mehr Fläche sie zur Verfügung , freie Radikale zu fangen ", sagte Colvin . " Ein Gramm dieser Nanopartikel kann die Fläche eines Fußballfeldes haben, und das bietet viel Platz , Sauerstoff aufzunehmen . "
Keine der Ceroxidteilchen vor Rice gangen das Problem war stabil genug, um in biologischen Einstellungen verwendet werden , wobei sie. "Wir haben einheitliche Teilchen , deren Oberflächen sehr gut definiert, und wir fanden einen wasserfreien Produktion Methode, um die Oberfläche Lücken für sauerstoffbindende Verfügung zu maximieren. "
Colvin sagte, es ist relativ einfach, eine Polymerbeschichtung auf die 3,8 -Nanometer- Kugeln hinzuzufügen. Die Beschichtung ist dünn genug, um Sauerstoffdurchlauf durch , um das Teilchen zu lassen, aber robust genug, um es durch viele Zyklen von ROS Absorption zu schützen.
In Tests mit Wasserstoffperoxid , einem starken Oxidationsmittel , fanden die Forscher ihre effektivste Ceroxid III Nanopartikel durchgeführt neun Mal besser als eine gemeinsame Antioxidans Trolox auf den ersten Exposition und bis gut über 20 Redoxzyklen statt.
" Der nächste logische Schritt für uns ist es, einige passives Targeting ", sagte Colvin . "Dafür planen wir Antikörper an die Oberfläche der Nanopartikel zu befestigen, damit sie auf bestimmte Zelltypenangezogen werden , und wir werden diese modifizierten Partikel in realistischer biologischen Einstellungen zu bewerten. "
Colvin ist am stärksten von der potenziellen aufgeregt, um Krebspatienten unter Strahlentherapie helfen.
" Die bestehenden Strahlenschutz haben, in unglaublich hohen Dosen gegeben werden ", sagte sie . " Sie haben ihre eigenen Nebenwirkungen , und es gibt nicht viele große Möglichkeiten. "
Sie sagte, eine sich selbst erneuernde Antioxidans, das an Ort und Stelle bleiben, können die Organe deutliche Vorteile gegenüber toxischen Radioprotektoren , die aus dem Körper eliminiert müssen , bevor sie eine gute Gewebe schädigen werden zu schützen.
" Wahrscheinlich das sauberste daran ist, dass so viel von der Nanomedizin wurde über die Nutzung der magnetischen und optischen Eigenschaften von Nanomaterialien , und wir haben großartige Beispiele für die an der Rice ", sagte Colvin . "Aber die besonderen Eigenschaften von Nanopartikeln habe selten in medizinischen Anwendungen genutzt werden.
" Ich mag an dieser Arbeit ist, dass es einen Teil der Nanochemie eröffnet - und zwar Katalyse - . Mit der medizinischen Welt Cer III und IV sind Elektronen- Shuttles, die breite Anwendungen haben , wenn wir die Chemie zugänglich in einer biologischen Einstellung vornehmen können.
" Und ausgerechnet von einem Katalysator kommt dieses bescheidene Material ", sagte sie .