Jaunais nanozīms aizsargā kaulus no radiācijas bojājumiem

Jaunais nanozīms aizsargā kaulus no radiācijas bojājumiem

Centrālās Floridas universitātes materiālu zinātnieki Melanie Coathup un Sudipta Seal ir izstrādājuši cērija oksīda nanodaļiņu -; mākslīgais enzīms -; kas pasargā kaulus no radiācijas bojājumiem. Nanodaļiņa ir arī pierādījusi spējas uzlabot kaulu atjaunošanos, samazināt asins šūnu zudumu un iznīcināt vēža šūnas.

Viņu pētījums, sadarbībā ar Oklendas universitāti, Ziemeļkarolīnas A&T universitāti, Šefīldas universitāti un Hadersfīldas universitāti Apvienotajā Karalistē, tika publicēts Bioactive Materials.

Apmēram 50% no visiem vēža slimniekiem saņem staru terapiju -; ārstēšana, kas izmanto elektriski lādētas daļiņas, lai iznīcinātu vēža šūnas. Apmēram 40% pacientu tiek izārstēti ar šo terapiju. Tomēr kaulu bojājumi ir blakusparādība, kas skar aptuveni 75% pacientu, kuri saņem starojumu.

"Pateicoties augstajam kalcija saturam, kauls absorbē par 30–40% vairāk starojuma nekā citi audi, padarot to par izplatītu ievainojumu vietu," saka Kotups, UCF Biionix fakultātes klastera direktors. "Radiācija padara kaulus trauslus un viegli lūzt. Un radiācijas radīto bojājumu dēļ daudzi cilvēki nespēj salabot lauzto kaulu. Dažiem cilvēkiem tas noved pie amputācijas, lai novērstu komplikāciju."

Lai gan staru terapijas stari ir vērsti tieši uz audzēju, tiek bojāti arī apkārtējie veselie audi, kas pacientiem var radīt daudzas papildu veselības problēmas.

Pašlaik nav reālu zāļu vai terapijas, kas aizsargātu veselus audus no radiācijas bojājumiem. Tā ir problēma ne tikai vēža slimniekiem, kuriem tiek veikta staru terapija, bet arī astronautiem un nākotnes kosmosa izpētē.

Melānija Kotupa, Centrālās Floridas Universitāte

Organisma dabiskā aizsardzība pret radiāciju ir enzīmu grupa, ko sauc par antioksidantiem -; Tomēr šo aizsardzības sistēmu viegli nomāc starojums, un tā pati nevar pasargāt ķermeni no bojājumiem. Seal, vadošais nanotehnologs, izstrādāja cērija oksīda nanodaļiņu -; vai nanoceria -; kas atdarina šo antioksidantu darbību un tai ir spēcīgāks aizsardzības mehānisms, lai aizsargātu šūnas no DNS bojājumiem.

"Nanoceria darbojas, izmantojot īpaši izstrādātu reģeneratīvo režģa struktūru, kas ir atbildīga par kaitīgo reaktīvo skābekļa sugu iznīcināšanu, kas ir radiācijas apstrādes blakusprodukts," saka Seal.

Strādājot ar pēcdoktorantūras pētnieku Fei Wei, Coathup pārbaudīja nanozīmu dzīvos modeļos, kas saņēma staru terapiju.

"Mūsu pētījums parādīja, ka, pakļaujot žurkas starojumam tādā pašā līmenī kā vēža slimniekiem, kauli kļuva vāji un bojāti," saka Kotups. "Tomēr, kad mēs apstrādājām dzīvniekus ar nanozīmu pirms trim starojuma devām trīs dienu laikā un trīs dienu laikā, mēs atklājām, ka kauls nebija bojāts un tam bija līdzīgs veselam kaulam."

Pētījums arī parādīja, ka ārstēšana ar nanozīmi palīdzēja nogalināt vēža šūnas, iespējams, skābuma palielināšanās dēļ, un aizsargā pret balto un sarkano asins šūnu zudumu, kas parasti notiek vēža slimniekiem. Zems balto un sarkano asins šūnu skaits nozīmē, ka pacients ir jutīgāks pret oportūnistiskām infekcijām, mazāk spējīgs cīnīties ar vēzi un ir vairāk noguris. Vēl viens interesants atklājums ir tāds, ka nanodaļiņa uzlaboja arī veselīgu šūnu spēju ražot vairāk antioksidantu, samazināja iekaisumu (kas arī izraisa kaulu zudumu) un veicināja kaulu veidošanos.

Turpmākajos pētījumos tiks mēģināts noteikt piemērotu nanozīma devu un ievadīšanu un turpināt pētīt, kā Nanozīms palīdz iznīcināt vēža šūnas. Pētnieki savus pētījumus koncentrēs arī uz krūts vēža kontekstu, jo sievietes ir vairāk pakļautas kaulu bojājumiem nekā vīrieši.

"Vēža pacienti jau cīnās, lai cīnītos pret slimībām," saka Coathup. "Viņiem nevajadzētu uztraukties par lauztiem kauliem un audu bojājumiem. Tāpēc mēs ceram, ka šis sasniegums palīdzēs izdzīvojušajiem atgriezties normālā un veselīgā dzīvē."

Coathup pabeidza bakalaura studijas medicīnas šūnu bioloģijā un ieguva doktora grādu. ortopēdiskā implanta fiksācijā Londonas Universitātes koledžā Apvienotajā Karalistē. 2017. gadā viņa pievienojās Medicīnas koledžai un kļuva par UCF Biionix fakultātes klastera direktori -; daudznozaru pētnieku komanda, kas strādā, lai izstrādātu novatoriskus materiālus, procesus un saskarnes progresīviem medicīniskiem implantiem, audu reģenerācijai, protēzēm un citiem nākotnes augsto tehnoloģiju produktiem.

Seal pievienojās UCF Materiālzinātnes un inženierzinātņu katedrai 1997. gadā. Viņš ir iecelts Medicīnas koledžā un ir UCF Biionix protezēšanas klastera loceklis. Viņš ir bijušais NanoScience tehnoloģiju centra un UCF Uzlabotās materiālu apstrādes analīzes centra direktors. Viskonsinas Universitātē viņš ieguva doktora grādu materiālu inženierijā ar pamatvirzienu bioķīmijā un bija pēcdoktorants Lorensa Bērklija Nacionālajā laboratorijā Kalifornijas Bērklija universitātē.

Avots:

Centrālās Floridas Universitāte

Atsauce:

Wei, F., et al. (2022) Jauna pieeja jonizējošā starojuma izraisīta kaulu zuduma novēršanai, izmantojot daudzfunkcionālu ceria nanozīmu. Bioaktīvie materiāli. doi.org/10.1016/j.bioactmat.2022.09.011.

.