Ученые Университета Райса создали суперантиоксидант
Група хіміків з Університету Райса ( Rice University ) на чолі з доктором Вікі Колвін ( Vicki Colvin ) розробила біосумісні наносфери оксиду церію , що мають властивості суперантіоксіданта . Дослідники сподіваються , що їх розробка допоможе в лікуванні черепно -мозкових травм , при зупинці серця і пацієнтам з хворобою Альцгеймера , а також захистить від побічних ефектів радіотерапії при лікуванні раку. Крім того , їх наночастинки , ймовірно , здатні захистити астронавтів від тривалого впливу космічного випромінювання і , можливо , навіть уповільнити процес старіння.
Нанокристали оксиду церію мають здатність приймати і віддавати іони кисню - процес відомий у хімії як окислювально - відновна реакція . Це той же самий процес , який дозволяє каталітичних нейтралізаторів поглинати і усувати забруднювачі в автомобілях.
Розроблені вченими частинки досить малі , щоб їх можна було вводити в кров , якщо треба захистити органи від окислення , особливо після травм , коли різко зростає кількість активних форм кисню ( АФК) .
Частинки церію приступають до роботи негайно , поглинаючи вільні радикали , і продовжують працювати протягом тривалого часу , оскільки повертаються до свого вихідного стану - процес , за словами доктора Колвін , що залишається загадкою. Утворені в ході цього процесу форми кисню втрачають свою окислювальну активність і вже « не є суперреактівнимі ».
Шари олеіламіна ( червоні точки ) і олеїнової кислоти (сині ) служать для захисту наносфери оксиду церію , що поглинає активні форми кисню і перетворює їх на менш шкідливі молекули . Ця розробка може допомогти в лікуванні травм , захист від побічних ефектів опромінення при лікуванні раку і захисту астронавтів від космічної радіації. ( Фото: Colvin Group / Rice University )
У процесі свого переходу від оксиду III до оксиду IV і назад рідкісноземельний метал церій залишається відносно стабільним. У першому стані наночастинки мають на своїй поверхні зони , які , як губка , поглинають іони кисню. Коли оксид церію III змішується з вільними радикалами , він каталізує реакцію , ефективно послаблює АФК шляхом захоплення атомів кисню і перетворення на оксид церію IV . Частинки оксиду церію IV повільно вивільняють захоплений ними кисень , знову стаючи оксидом церію III , і можуть і знову і знову руйнувати вільні радикали.
Ефективними поглиначами кисню робить наночастинки та їх найдрібніший розмір .
«Чим менше частки , тим більше площа поверхні доступна для захоплення вільних радикалів » , - пояснює доктор Колвін . « Один грам таких наночастинок може мати площу поверхні рівну площі футбольного поля , і це дає величезну поверхню для поглинання кисню ».
Жодна з частинок оксиду церію , розроблених раніше для вирішення цієї проблеми , не була достатньо стабільна, щоб використовуватися в біологічних умовах.
«Ми створили однорідні частинки , поверхня яких дійсно чітко структурована , і знайшли безводний метод виробництва , що дозволяє максимально збільшити поверхневі зони , що поглинають кисень » , - продовжує вчений .
За її словами , додати до 3,8- нанометровим сферам полімерне покриття було досить просто . Це тонке покриття дозволяє кисню проходити до частинки і одночасно захищає її в ході безлічі циклів поглинання АФК.
У тестах з таким сильним окислювачем , як перекис водню , наночастинки оксиду церію III продемонстрували в дев'ять разів вищу активність , ніж поширений антиоксидант Тролокс ( Trolox ) , і успішно витримали 20 окислювально -відновних циклів .
« Логічним продовженням нашого дослідження буде розробка пасивного таргетингу » , - каже Колвін . «Для цього ми планується зв'язати з поверхнею наночастинок антитіла , з тим щоб вони могли взаємодіяти з певними типами клітин. Ефективність цих модифікованих частинок ми збираємося оцінити в умовах більш близьких до біологічних реаліям ».
Найбільше доктор Колвін рада можливості допомогти хворим на рак , що проходять курс радіаційної терапії.
« Існуючі радіопротектори потрібно давати в неймовірно високих дозах » , - пояснює вона. « У них теж є свої побічні ефекти , та й вибір їх не так і великий ».
Самовідновлювальні антиоксиданти , здатні затримуватися і захищати органи там , де це необхідно , будуть мати значні переваги над токсичними радіопротектора , які повинні бути виведені з організму , перш ніж встигнуть завдати шкоди здоровим тканинам .
«Напевно , найцікавішим у всьому цьому є те , що так багато наномедіцінскіх методів використовують магнітні та оптичні властивості наноматеріалів , і у нас в Райс є прекрасні тому приклади » , - каже Колвін . Але ці особливі властивості наночастинок рідко використовуються в медичних цілях. Що мені подобається в цій роботі , це те , що вона відкриває медичному світу частина нанохімії , зокрема , каталіз . Якщо нам вдасться змусити цю хімію працювати в біологічних умовах , оксиди церію III і IV - електронні « шатли » , - матимуть широку сферу застосування ».
Результати дослідження опубліковані в журналі ACS Nano .
Оригінальна стаття: Antioxidant Properties of Cerium Oxide Nanocrystals as a Function of Nanocrystal Diameter and Surface Coating
Джерело (і ) :
http://news.rice.edu/ ... antioxidant /
