Suche
Mein Konto
Novel Nanozyme skyddar ben från strålningsskador
Melanie Coathup och Sudipta Seal, materialforskare vid University of Central Florida, har utvecklat en nanopartikel av ceriumoxid -; ett artificiellt enzym -; som skyddar benen från strålskador. Nanopartikeln har också visat förmåga att förbättra benregenerering, minska blodcellsförlust och döda cancerceller. Deras studie, ett samarbete med Oakland University, North Carolina A&T University, University of Sheffield och University of Huddersfield i Storbritannien, publicerades i Bioactive Materials. Cirka 50 % av alla cancerpatienter får strålbehandling -; en behandling som använder elektriskt laddade partiklar för att döda cancerceller. Cirka 40 % av…
Novel Nanozyme skyddar ben från strålningsskador
Melanie Coathup och Sudipta Seal, materialforskare vid University of Central Florida, har utvecklat en nanopartikel av ceriumoxid -; ett artificiellt enzym -; som skyddar benen från strålskador. Nanopartikeln har också visat förmåga att förbättra benregenerering, minska blodcellsförlust och döda cancerceller.
Deras studie, ett samarbete med Oakland University, North Carolina A&T University, University of Sheffield och University of Huddersfield i Storbritannien, publicerades i Bioactive Materials.
Cirka 50 % av alla cancerpatienter får strålbehandling -; en behandling som använder elektriskt laddade partiklar för att döda cancerceller. Cirka 40 % av patienterna botas med denna terapi. Däremot är benskada en biverkning som drabbar cirka 75 % av patienterna som får strålning.
"På grund av dess höga kalciuminnehåll absorberar ben 30-40 % mer strålning än andra vävnader, vilket gör det till ett vanligt ställe för skada", säger Coathup, chef för UCF:s Biionix Faculty Cluster. "Strålning gör benet sprött och går lätt sönder. Och på grund av skadorna som orsakas av strålning är det många som inte kan reparera sitt brutna ben. För vissa människor leder detta till amputation för att rätta till komplikationen."
Medan strålbehandlingens strålar är riktade direkt mot tumören, skadas också omgivande frisk vävnad och kan orsaka många ytterligare hälsoproblem för patienter.
För närvarande finns det inget verkligt läkemedel eller terapi för att skydda frisk vävnad från strålningsskador. Detta är inte bara ett problem för cancerpatienter som genomgår strålbehandling, utan ställer också till problem för astronauter och framtida rymdutforskning.”
Melanie Coathup, University of Central Florida
Kroppens naturliga försvar mot strålning är en grupp enzymer som kallas antioxidanter -; Men detta försvarssystem överväldigas lätt av strålning och kan inte skydda kroppen från skada på egen hand. Seal, en ledande nanoteknolog, designade nanopartikeln av ceriumoxid -; eller nanoceria -; som efterliknar aktiviteten hos dessa antioxidanter och har en starkare försvarsmekanism för att skydda celler från DNA-skador.
"Nanoceria arbetar med en specialdesignad regenerativ gitterstruktur som är ansvarig för att förstöra skadliga reaktiva syrearter, en biprodukt av strålbehandling", säger Seal.
I samarbete med postdoktorn Fei Wei testade Coathup nanozymet i levande modeller som fick strålbehandling.
"Vår studie visade att att exponera råttor för strålning vid nivåer liknande de hos cancerpatienter resulterade i svaga och skadade ben", säger Coathup. "Men när vi behandlade djuren med nanozymet före och under tre doser av strålning under tre dagar, fann vi att benet inte var skadat och hade liknande styrka som friskt ben."
Studien visade också att Nanozyme-behandling hjälpte till att döda cancerceller, möjligen på grund av en ökning av surhetsgraden, och skyddade mot förlusten av vita och röda blodkroppar som normalt förekommer hos cancerpatienter. Lågt antal vita och röda blodkroppar betyder att patienten är mer mottaglig för opportunistiska infektioner, mindre kapabel att bekämpa cancer och mer trött. Ett annat intressant fynd är att nanopartikeln också förbättrade friska cellers förmåga att producera fler antioxidanter, minskade inflammation (vilket också leder till benförlust) och främjade benbildning.
Framtida forskning kommer att försöka fastställa lämplig dosering och administrering av Nanozyme och ytterligare studera hur Nanozyme hjälper till att döda cancerceller. Forskarna kommer också att fokusera sina studier på bröstcancer, eftersom kvinnor är mer mottagliga för skelettskador än män.
"Cancerpatienter kämpar redan för att bekämpa sjukdomar", säger Coathup. "De borde inte behöva oroa sig för brutna ben och vävnadsskador. Så vi hoppas att detta genombrott kommer att hjälpa överlevande att återgå till normala och friska liv."
Coathup avslutade sina grundstudier i medicinsk cellbiologi och tog en doktorsexamen. i ortopedisk implantatfixering från University College London i Storbritannien. 2017 började hon på College of Medicine och blev direktör för UCF:s Biionix Faculty Cluster -; ett multidisciplinärt team av forskare som arbetar med att utveckla innovativa material, processer och gränssnitt för avancerade medicinska implantat, vävnadsregenerering, proteser och andra framtida högteknologiska produkter.
Seal började på UCF:s institution för materialvetenskap och teknik 1997. Han har en anställning vid College of Medicine och är medlem i UCF:s Biionix-protetikkluster. Han är tidigare chef för NanoScience Technology Center och Advanced Materials Processing Analysis Center vid UCF. Han tog sin doktorsexamen i materialteknik med biämne i biokemi från University of Wisconsin och var postdoktor vid Lawrence Berkeley National Laboratory vid University of California Berkeley.
Källa:
Hänvisning:
Wei, F., et al. (2022) Ett nytt tillvägagångssätt för att förhindra benförlust orsakad av joniserande strålning med hjälp av ett multifunktionellt designat ceria-nanozym. Bioaktiva material. doi.org/10.1016/j.bioactmat.2022.09.011.
.