Новый тип нанокристаллической обработки может защищать клетки от радиации
Тело можно защитить от вредного излучения с помощью защитных материалов или одежды. Теперь исследователи из Южной Кореи разработали новый тип препарата, который должен предотвращать некоторые радиационные повреждения ткани. Разработка показала многообещающие результаты в тестах на мышах и культивируемых человеческих органах.
Фото: unsplash.com
Радиация наносит вред тканям несколькими способами. В первом случае, когда ДНК подвергается прямому воздействию радиации, и энергия вызывает мутации. Второй является более косвенным. Излучение попадает в воду в организме, которая производит молекулы свободных радикалов, называемых активными формами кислорода (АФК). Этот процесс может привести к повсеместному повреждению клеток и тканей.
Новое лечение предназначено для второго сценария. Исследователи из Института фундаментальных наук (IBS) в Южной Корее обратились к антиоксидантным наноматериалам, которые могут помочь в борьбе с АФК.
«Чрезмерно активные формы кислорода обнаруживаются в ряде основных заболеваний, включая сепсис, рак, сердечно-сосудистые заболевания и болезнь Паркинсона, и это лишь некоторые из них», — говорит Тэгхван Хён, автор нового исследования.
В качестве антиоксидантов выделялись два нанокристалла: оксид церия (CeO2) и оксид марганца (Mn3O4). Эти материалы в прошлом доказали свою эффективность в удалении АФК, но по отдельности такое лечение требует больших доз. Итак, команда в новом исследовании объединила два химических соединения в одно лечение.
Схема того, как новая нанокристаллическая обработка защищает организм от радиационных повреждений. Фото: ibs.re.kr
Исследователи объединили материалы друг с другом и обнаружили, что сочетание работает лучше, чем один препарат в отдельности. Эффект, по-видимому, объясняется тем, что слой оксида марганца становится более натянутым, в то время как на поверхности оксида церия увеличиваются кислородные пробелы, что позволяет материалу связываться с более активными формами кислорода.
Команда провела серию тестов, чтобы убедиться, что обработка нанокристаллов эффективна и безопасна. Первая серия экспериментов была на органоидах — крошечных живых копиях органов, выращенных из клеток человека. Исследователи моделировали кишечник человека, и лечение работало хорошо.
«Органоиды, предварительно обработанные нанокристаллами CeO2 / Mn3O4, выделяли больше генов, которые были связаны с пролиферацией и поддержанием кишечных стволовых клеток, и меньше генов гибели клеток, по сравнению с группой без предварительной обработки», — говорит Сан-Ву Ли, соавтор работы.
Далее последовало исследование на мышах с небольшими дозами препарата. В этом случае обработка также работала хорошо — 67% животных выжили, после того, как подопытных в течение месяца подвергали облучению. Было зарегистрировано меньше окислительного стресса во внутренних органах, кровообращении и клетках костного мозга.
Изображение нанокристаллов с микроскопа. Фото: ibs.re.kr
Важным результатом исследования стало то, что для радиационной защиты требуется гораздо меньшая доза нового препарата, чем у существующих аналогов. Например, амифостин часто используется для защиты пациентов, подвергающихся лучевой терапии от рака. Новая дозировка нанокристаллов составляла всего одну 360-ю от обычной дозы амифостина.
«Нанокристаллы CeO2 / Mn3O4 доказывают свои мощные антиоксидантные свойства для эффективной защиты всего тела даже в малых дозах», — сказал Кюнгпё Парк, автор исследования.
На данный момент лечение еще далеко от использования человеком, но результаты испытаний на животных и органоидах могут сильно продвинуть введение препарата в эксплуатацию.
Исследование было опубликовано в журнале Advanced Materials.
Источник
Полный текст статьи читайте на Компьютерра
