Az új nanozim megvédi a csontokat a sugárkárosodástól

Az új nanozim megvédi a csontokat a sugárkárosodástól

Melanie Coathup és Sudipta Seal, a Közép-Floridai Egyetem anyagtudósai cérium-oxid nanorészecskét fejlesztettek ki -; mesterséges enzim -; amely megvédi a csontokat a sugárkárosodástól. A nanorészecskék a csontregeneráció javítására, a vérsejtveszteség csökkentésére és a rákos sejtek elpusztítására is alkalmasak.

Az Oakland Egyetemmel, az Észak-Karolinai A&T Egyetemmel, a Sheffieldi Egyetemmel és a Huddersfieldi Egyetemmel (Egyesült Királyság) együttműködve készült tanulmányukat a Bioactive Materials folyóiratban tették közzé.

A rákos betegek körülbelül 50%-a részesül sugárkezelésben -; olyan kezelés, amely elektromosan töltött részecskéket használ a rákos sejtek elpusztítására. A betegek körülbelül 40%-a meggyógyul ezzel a terápiával. A csontkárosodás azonban olyan mellékhatás, amely a sugárkezelésben részesülő betegek körülbelül 75%-át érinti.

„Magas kalciumtartalmának köszönhetően a csont 30-40%-kal több sugárzást nyel el, mint más szövetek, így gyakori sérülési hely” – mondja Coathup, az UCF Biionix Faculty Cluster igazgatója. "A sugárzás törékennyé teszi a csontot, és könnyen eltörik. A sugárzás okozta károsodások miatt pedig sokan képtelenek megjavítani törött csontjukat. Néhány embernél ez amputációhoz vezet a szövődmény korrigálása érdekében."

Míg a sugárterápia sugarai közvetlenül a daganatra irányulnak, a környező egészséges szövetek is károsodnak, és számos további egészségügyi problémát okozhatnak a betegek számára.

Jelenleg nincs valódi gyógyszer vagy terápia, amely megvédené az egészséges szöveteket a sugárkárosodástól. Ez nem csak a sugárterápián átesett rákos betegek számára jelent problémát, hanem az űrhajósok és a jövőbeli űrkutatások számára is problémát jelent.”

Melanie Coathup, Közép-Floridai Egyetem

A szervezet természetes védekezőképessége a sugárzás ellen az enzimek egy csoportja, az úgynevezett antioxidánsok -; Ezt a védelmi rendszert azonban könnyen túlterheli a sugárzás, és önmagában nem tudja megvédeni a szervezetet a károsodástól. Seal, vezető nanotechnológus tervezte a cérium-oxid nanorészecskét -; vagy nanoceria -; amely utánozza ezen antioxidánsok aktivitását, és erősebb védekező mechanizmussal védi a sejteket a DNS-károsodástól.

„A Nanoceria egy speciálisan kialakított regeneratív rácsszerkezettel működik, amely a sugárkezelés melléktermékének számító káros reaktív oxigénfajták elpusztításáért felelős” – mondja Seal.

Fei Wei posztdoktori kutatóval együttműködve Coathup olyan élő modelleken tesztelte a nanozimet, amelyek sugárterápiában részesültek.

"Tanulmányunk kimutatta, hogy a rákos betegekéhez hasonló szintű sugárzásnak kitett patkányok gyenge és károsodott csontjaihoz vezettek" - mondja Coathup. "Amikor azonban az állatokat nanozimmel kezeltük a sugárzás előtt és három napon át három dózis alatt, azt találtuk, hogy a csont nem sérült, és az egészséges csonthoz hasonló erősségű volt."

A tanulmány azt is kimutatta, hogy a Nanozyme-kezelés segített elpusztítani a rákos sejteket, valószínűleg a savasság növekedése miatt, és megvédte a fehér- és vörösvérsejtek elvesztését, ami általában a rákos betegeknél fordul elő. Az alacsony fehér- és vörösvérsejtszám azt jelenti, hogy a páciens fogékonyabb az opportunista fertőzésekre, kevésbé tud harcolni a rák ellen, és fáradtabb. Egy másik érdekes megállapítás, hogy a nanorészecske javította az egészséges sejtek azon képességét is, hogy több antioxidánst termeljenek, csökkentette a gyulladást (ami szintén csontvesztéshez vezet), és elősegítette a csontképződést.

A jövőbeni kutatások megkísérlik meghatározni a nanozim megfelelő adagolását és adagolását, és további tanulmányozni fogják, hogy a Nanozyme miként segít elpusztítani a rákos sejteket. A kutatók tanulmányaikat az emlőrák kontextusára is összpontosítják, mivel a nők érzékenyebbek a csontkárosodásra, mint a férfiak.

„A rákos betegek már most is küzdenek a betegség elleni küzdelemért” – mondja Coathup. "Nem kell aggódniuk a csonttörések és a szövetkárosodás miatt. Reméljük tehát, hogy ez az áttörés segít a túlélőknek visszatérni a normális és egészséges élethez."

Coathup egyetemi tanulmányait orvosi sejtbiológiából fejezte be, és Ph.D fokozatot szerzett. ortopédiai implantátumrögzítésben a University College London-tól az Egyesült Királyságban. 2017-ben csatlakozott az Orvostudományi Főiskolához, és az UCF Biionix Faculty Cluster igazgatója lett -; egy multidiszciplináris kutatócsoport, amely innovatív anyagok, eljárások és interfészek fejlesztésén dolgozik fejlett orvosi implantátumokhoz, szövetregenerációhoz, protézisekhez és más jövőbeli high-tech termékekhez.

Seal 1997-ben csatlakozott az UCF Anyagtudományi és Mérnöki Tanszékéhez. Az Orvostudományi Főiskolán kapott kinevezést, és tagja az UCF Biionix protetikai klaszterének. A NanoScience Technology Center és az Advanced Materials Processing Analysis Center korábbi igazgatója az UCF-nél. A Wisconsini Egyetemen szerzett PhD fokozatot anyagmérnöki szakon, biokémiából, és posztdoktori ösztöndíjas volt a Kaliforniai Berkeley Egyetem Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratóriumában.

Forrás:

Közép-Floridai Egyetem

Referencia:

Wei, F. és mtsai. (2022) Új megközelítés az ionizáló sugárzás által kiváltott csontvesztés megelőzésére multifunkcionális tervező ceria nanozim segítségével. Bioaktív anyagok. doi.org/10.1016/j.bioactmat.2022.09.011.

.