Under sepsis, celler överbelastas med reaktiva syrearter som genereras i ett avvikande svar från immunsystemet mot en lokal infektion. Om denna dödliga inflammatoriska väg kunde störas, nya behandlingssystem skulle kunna utvecklas. Nu, Koreanska forskare rapporterar i tidningen Angewandte Chemie att zirkoniumdopade ceria-nanopartiklar fungerar som effektiva avlägsnare av dessa syreradikaler, främja en kraftigt förbättrad överlevnadshastighet hos sepsismodellorganismer.

Sepsis fortsätter som en ond cirkel av inflammatoriska reaktioner av immunsystemet mot en lokal infektion. Dödliga konsekvenser kan vara fallande blodtryck och kollaps av organfunktion. När resistensen mot antibiotika ökar, forskare vänder sig till den inflammatoriska vägen som ett alternativt mål för nya behandlingsstrategier. Taeghwan Heyon från Seoul National University, Seung-Hoon Lee på Seoul National University Hospital, Sydkorea, och samarbetspartners utforskar ceria nanopartiklar för deras förmåga att ta bort reaktiva syrearter, som spelar en nyckelroll i den inflammatoriska processen. Genom att snabbt konvertera mellan två oxidationstillstånd, ceriumjonen kan släcka typiska syreradikala arter som superoxidanjonen, hydroxylradikalanjonen, eller till och med väteperoxid. Men i den levande cellen, detta kan bara hända om två villkor är uppfyllda.

Det första villkoret är partiklarnas storlek och natur. Små, två-nanometer stora partiklar belades med ett hydrofilt skal av poly (etylenglykol) -kopplade fosfolipider för att göra dem lösliga så att de kan komma in i cellen och förbli där. Andra, ceriumjonen som är ansvarig för släckningen (Ce (3+)) ska vara tillgänglig på ytan av nanopartiklarna, och det måste återskapas efter reaktionerna. Här, forskarna fick reda på att en viss mängd zirkoniumjoner i strukturen hjälpte, eftersom "Zr ( ⁴⁺ ) joner styr Ce ( ³⁺ ) -till-Ce ( ⁴⁺ ) såväl som omvandlingshastigheten mellan de två oxidationstillstånden, " de bråkade.

De beredda nanopartiklarna testades sedan för deras förmåga att avgifta reaktiva syrearter, inte bara i provröret, men också i levande djurmodeller. Resultaten var tydliga, som författarna uttalade:"En enda dos ceria-zirkoniumnanopartiklar dämpade framgångsrikt den onda cykeln av inflammatoriska svar i två sepsismodeller." Nanopartiklarna ackumuleras i organ där allvarliga immunsvar inträffade, och de lyckades utrota reaktiva syrearter, vilket framgår av fluorescensmikroskopi och flera andra tekniker. Och viktigast av allt, de behandlade mössen och råttorna hade en mycket högre överlevnad.

Detta arbete visar att andra tillvägagångssätt vid sepsisbehandling än att döda bakterier med antibiotika är möjliga. Att rikta sig mot de inflammatoriska signalvägarna i makrofager är ett mycket lovande alternativ, och författarna har visat att effektiv avlägsnande av reaktiva syrearter och stoppning av inflammation är möjlig med ett lämpligt utformat kemiskt system som detta ceriumjonredox -system från nanopartiklar.