Uudne nanosüüm kaitseb luid kiirguskahjustuste eest

Uudne nanosüüm kaitseb luid kiirguskahjustuste eest

Kesk-Florida ülikooli materjaliteadlased Melanie Coathup ja Sudipta Seal on välja töötanud tseeriumoksiidi nanoosakese -; kunstlik ensüüm -; mis kaitseb luid kiirguskahjustuste eest. Nanoosakesed on näidanud ka võimet parandada luude taastumist, vähendada vererakkude kadu ja tappa vähirakke.

Nende uuring, mis tehti koostöös Oaklandi ülikooli, Põhja-Carolina A&T ülikooli, Sheffieldi ülikooli ja Ühendkuningriigi Huddersfieldi ülikooliga, avaldati ajakirjas Bioactive Materials.

Umbes 50% kõigist vähihaigetest saavad kiiritusravi -; ravi, mis kasutab vähirakkude hävitamiseks elektriliselt laetud osakesi. Umbes 40% patsientidest paraneb selle raviga. Luukahjustus on aga kõrvalmõju, mis mõjutab ligikaudu 75% kiiritust saavatest patsientidest.

"Kõrge kaltsiumisisalduse tõttu neelab luu 30–40% rohkem kiirgust kui teised kuded, mistõttu on see tavaline vigastuskoht," ütleb UCF-i Biionixi teaduskonna klastri direktor Coathup. "Kiirgus muudab luu hapraks ja puruneb kergesti. Ja kiirgusest põhjustatud kahjustuste tõttu ei suuda paljud inimesed oma luumurdu parandada. Mõne inimese jaoks viib see tüsistuste parandamiseks amputatsioonini."

Kui kiiritusravi kiired on suunatud otse kasvajale, kahjustatakse ka ümbritsevaid terveid kudesid ning see võib põhjustada patsientidele palju täiendavaid terviseprobleeme.

Praegu puudub tõeline ravim ega ravi, mis kaitseks terveid kudesid kiirguskahjustuste eest. See ei ole probleem ainult kiiritusravi saavate vähihaigete jaoks, vaid tekitab probleeme ka astronautidele ja tulevastele kosmoseuuringutele.

Melanie Coathup, Kesk-Florida ülikool

Organismi loomulik kaitse kiirguse vastu on ensüümide rühm, mida nimetatakse antioksüdantideks -; Kuid see kaitsesüsteem on kiirgusest kergesti ülekoormatud ja ei suuda üksi kaitsta keha kahjustuste eest. Seal, juhtiv nanotehnoloog, kujundas tseeriumoksiidi nanoosakese -; või nanotseeria -; mis jäljendab nende antioksüdantide aktiivsust ja millel on tugevam kaitsemehhanism, et kaitsta rakke DNA kahjustuste eest.

"Nanoceria töötab spetsiaalselt loodud regeneratiivse võrestruktuuri abil, mis vastutab kahjulike reaktiivsete hapnikuliikide hävitamise eest, mis on kiiritusravi kõrvalprodukt, " ütleb Seal.

Koostöös järeldoktori Fei Weiga katsetas Coathup nanosüümi kiiritusravi saanud elusmudelites.

"Meie uuring näitas, et rottide kokkupuude vähihaigete kiirgusega sarnasel tasemel põhjustas luude nõrkuse ja kahjustusi," ütleb Coathup. "Kuid kui me ravisime loomi nanosüümiga enne kolme kiirgusdoosi ja selle ajal kolme päeva jooksul, avastasime, et luu ei olnud kahjustatud ja selle tugevus oli sarnane terve luuga."

Uuring näitas ka, et Nanozyme-ravi aitas tappa vähirakke, võib-olla happesuse suurenemise tõttu, ning kaitses valgete ja punaste vereliblede kadumise eest, mis tavaliselt esineb vähihaigetel. Madal valgete ja punaste vereliblede arv tähendab, et patsient on vastuvõtlikum oportunistlikele infektsioonidele, vähem võimeline võitlema vähiga ja on rohkem väsinud. Veel üks huvitav avastus on see, et nanoosake parandas ka tervete rakkude võimet toota rohkem antioksüdante, vähendas põletikku (mis põhjustab ka luude hõrenemist) ja soodustas luude moodustumist.

Tulevased uuringud püüavad määrata nanosüümi sobivat annust ja manustamist ning täiendavalt uurida, kuidas Nanozyme aitab vähirakke tappa. Teadlased keskenduvad oma uuringutele ka rinnavähi kontekstis, kuna naised on luukahjustustele vastuvõtlikumad kui mehed.

"Vähktõvega patsiendid on juba hädas haigustega võitlemisel," ütleb Coathup. "Nad ei peaks muretsema luumurdude ja koekahjustuste pärast. Seega loodame, et see läbimurre aitab ellujäänutel naasta normaalse ja terve elu juurde."

Coathup lõpetas meditsiinilise rakubioloogia bakalaureuseõppe ja teenis doktorikraadi. ortopeedilise implantaadi fikseerimises University College Londonis Ühendkuningriigis. 2017. aastal liitus ta Meditsiinikolledžiga ja sai UCF-i Biionixi teaduskonna klastri direktoriks -; multidistsiplinaarne teadlaste meeskond, kes töötab uuenduslike materjalide, protsesside ja liideste väljatöötamiseks täiustatud meditsiiniliste implantaatide, kudede regenereerimise, proteeside ja muude tulevaste kõrgtehnoloogiliste toodete jaoks.

Seal liitus UCF-i materjaliteaduse ja tehnika osakonnaga 1997. aastal. Ta on õppinud meditsiinikolledžis ja on UCF-i Biionixi proteeside klastri liige. Ta on UCF-i nanoteaduste tehnoloogiakeskuse ja täiustatud materjalide töötlemise analüüsikeskuse endine direktor. Ta sai doktorikraadi materjalitehnoloogia alal koos biokeemia kõrvalerialaga Wisconsini ülikoolist ja oli California Berkeley ülikooli Lawrence Berkeley riiklikus laboris järeldoktor.

Allikas:

Kesk-Florida ülikool

Viide:

Wei, F. et al. (2022) Uudne lähenemisviis ioniseerivast kiirgusest põhjustatud luuhõrenemise ennetamiseks, kasutades multifunktsionaalset tseeria nanosüümi. Bioaktiivsed materjalid. doi.org/10.1016/j.bioactmat.2022.09.011.

.