Naujasis nanozimas apsaugo kaulus nuo radiacinės žalos

Naujasis nanozimas apsaugo kaulus nuo radiacinės žalos

Centrinės Floridos universiteto medžiagų mokslininkės Melanie Coathup ir Sudipta Seal sukūrė cerio oksido nanodalelę -; dirbtinis fermentas -; kuri apsaugo kaulus nuo radiacinės žalos. Nanodalelės taip pat parodė gebėjimus pagerinti kaulų regeneraciją, sumažinti kraujo ląstelių praradimą ir naikinti vėžio ląsteles.

Jų tyrimas, bendradarbiaujant su Oklando universitetu, Šiaurės Karolinos A&T universitetu, Šefildo universitetu ir Hadersfildo universitetu Jungtinėje Karalystėje, buvo paskelbtas Bioactive Materials.

Apie 50% visų vėžiu sergančių pacientų gauna spindulinę terapiją -; gydymas, kurio metu naudojamos elektra įkrautos dalelės vėžinėms ląstelėms naikinti. Maždaug 40% pacientų išgydomi šia terapija. Tačiau kaulų pažeidimas yra šalutinis poveikis, kuris pasireiškia maždaug 75% pacientų, kuriems taikoma spinduliuotė.

„Dėl didelio kalcio kiekio kaulas sugeria 30–40 % daugiau spinduliuotės nei kiti audiniai, todėl jis yra dažna traumų vieta“, – sako UCF Biionix fakulteto klasterio direktorius Coathup. "Dėl radiacijos kaulai tampa trapūs ir lengvai lūžta. Ir dėl spinduliuotės padarytos žalos daugelis žmonių negali atstatyti lūžusio kaulo. Kai kuriems žmonėms tai sukelia amputaciją, kad būtų ištaisyta komplikacija."

Nors spindulinės terapijos spinduliai yra nukreipti tiesiai į naviką, aplinkiniai sveiki audiniai taip pat pažeidžiami ir gali sukelti daug papildomų pacientų sveikatos problemų.

Šiuo metu nėra tikro vaisto ar terapijos, skirtos apsaugoti sveikus audinius nuo radiacinės žalos. Tai ne tik vėžiu sergančių pacientų, kuriems taikoma spindulinė terapija, problema, bet ir astronautams bei būsimiems kosmoso tyrinėjimams.

Melanie Coathup iš Centrinės Floridos universiteto

Natūrali organizmo apsauga nuo radiacijos yra fermentų, vadinamų antioksidantais, grupė -; Tačiau ši gynybinė sistema yra lengvai užvaldoma spinduliuotės ir pati negali apsaugoti organizmo nuo pažeidimų. Seal, pirmaujantis nanotechnologas, sukūrė cerio oksido nanodalelę -; arba nanocerija -; kuris imituoja šių antioksidantų veiklą ir turi stipresnį gynybos mechanizmą, apsaugantį ląsteles nuo DNR pažeidimų.

„Nanoceria veikia naudodama specialiai sukurtą regeneracinę grotelių struktūrą, kuri yra atsakinga už kenksmingų reaktyviųjų deguonies rūšių, radiacijos gydymo šalutinio produkto, sunaikinimą“, - sako Seal.

Dirbdamas su daktaro laipsnio tyrėju Fei Wei, Coathup išbandė nanozimą gyvuose modeliuose, kuriems buvo taikoma spindulinė terapija.

„Mūsų tyrimas parodė, kad žiurkėms veikiant radiacija, panašiai kaip ir vėžiu sergančių pacientų, kaulai buvo silpni ir pažeisti“, - sako Coathup. "Tačiau kai gyvūnus gydėme nanozimu prieš tris dienas spinduliuotės dozes ir per tris dienas, mes nustatėme, kad kaulas nebuvo pažeistas ir buvo panašaus stiprumo kaip sveiko kaulo."

Tyrimas taip pat parodė, kad gydymas Nanozyme padėjo sunaikinti vėžines ląsteles, galbūt dėl ​​​​padidėjusio rūgštingumo, ir apsaugojo nuo baltųjų ir raudonųjų kraujo kūnelių praradimo, kuris dažniausiai pasireiškia vėžiu sergantiems pacientams. Mažas baltųjų ir raudonųjų kraujo kūnelių skaičius reiškia, kad pacientas yra jautresnis oportunistinėms infekcijoms, mažiau gali kovoti su vėžiu ir yra labiau pavargęs. Kitas įdomus atradimas yra tai, kad nanodalelės taip pat pagerino sveikų ląstelių gebėjimą gaminti daugiau antioksidantų, sumažino uždegimą (tai taip pat lemia kaulų retėjimą) ir paskatino kaulų formavimąsi.

Būsimuose tyrimuose bus bandoma nustatyti tinkamą nanozyme dozę ir administravimą bei toliau tirti, kaip Nanozyme padeda sunaikinti vėžines ląsteles. Tyrėjai taip pat sutelks savo tyrimus į krūties vėžio kontekstą, nes moterys yra labiau linkusios į kaulų pažeidimus nei vyrai.

„Vėžiu sergantys pacientai jau stengiasi kovoti su liga“, - sako Coathup. "Jiems nereikėtų jaudintis dėl lūžusių kaulų ir audinių pažeidimų. Taigi tikimės, kad šis proveržis padės išgyvenusiems žmonėms grįžti į normalų ir sveiką gyvenimą."

Coathup baigė medicinos ląstelių biologijos bakalauro studijas ir įgijo daktaro laipsnį. ortopedinio implanto fiksavimo srityje Londono universiteto koledže JK. 2017 m. ji įstojo į Medicinos koledžą ir tapo UCF Biionix fakulteto klasterio direktore -; daugiadalykė mokslininkų komanda, kurianti novatoriškas medžiagas, procesus ir sąsajas pažangiems medicininiams implantams, audinių regeneracijai, protezams ir kitiems būsimiems aukštųjų technologijų produktams.

Seal prisijungė prie UCF Medžiagų mokslo ir inžinerijos katedros 1997 m. Jis yra paskirtas į Medicinos koledžą ir yra UCF Biionix protezų grupės narys. Jis yra buvęs UCF NanoScience technologijų centro ir Išplėstinio medžiagų apdorojimo analizės centro direktorius. Viskonsino universitete jis įgijo medžiagų inžinerijos mokslų daktaro laipsnį su biochemijos bakalauro laipsniu ir buvo Kalifornijos Berklio universiteto Lawrence'o Berkeley nacionalinės laboratorijos doktorantas.

Šaltinis:

Centrinės Floridos universitetas

Nuoroda:

Wei, F. ir kt. (2022) Naujas būdas užkirsti kelią jonizuojančiosios spinduliuotės sukeltam kaulų praradimui, naudojant daugiafunkcinį dizainerio ceria nanozimą. Bioaktyvios medžiagos. doi.org/10.1016/j.bioactmat.2022.09.011.

.