Stabil, biokompatibla mikrokapslar från labbet av Eugenia Kharlampieva, Ph.D., har fått en ny kraft - förmågan att ta bort reaktiva syrearter.

Detta kan underlätta mikrokapselns överlevnad i kroppen eftersom de små polymerkapslarna bär ett läkemedel eller andra biomolekyler, säger Kharlampieva, docent i kemi vid University of Alabama vid Birmingham College of Arts and Sciences. Mikrokapslarna kan också användas i antioxidantterapi eller i industriella applikationer där det behövs avlägsnande av fria radikaler.

Reaktiva syrearter spelar en Janus-liknande roll i kroppen-de kan vara ett vapen mot patogener när de produceras av immunsystemet; men överproduktion av reaktiva syrearter under biologisk stress kan skada mänskliga celler vid sjukdomar som diabetes, åderförkalkning, Alzheimers sjukdom, njursjukdom och cancer.

Nuvarande naturliga och syntetiska antioxidanter saknar biokompatibilitet och biotillgänglighet, och de är kemiskt instabila. Detta innebär att de har en begränsad förmåga att ta bort reaktiva syrearter. De nya mikrokapslarna visar inte dessa begränsningar, och de kan ge ett sätt att lokalt modulera oxidativ stress.

Kharlampieva och kollegor beskriver konstruktionen och egenskaperna hos dessa nya mikrokapslar i tidningen "Manganoporphyrin-polyphenol flerlagerskapslar som radikala och ROS-ångare, "publicerad i Materialkemi , en publikation från American Chemical Society. Doktorand Aaron Alford och forskningsassistent Veronika Kozlovskaya, Ph.D., är första författare, och Hubert Tse, Ph.D., docent i mikrobiologi vid UAB School of Medicine, är motsvarande författare med Kharlampieva.

UAB-forskarna har tidigare erfarenhet av att göra och testa biokompatibla mikrokapslar med alternerande lager av garvsyra och poly (N-vinylpyrrolidon), eller TA/PVPON. Skikten bildas runt en offerkärna, såsom fast kiseldioxid, som löses upp när skikten är färdiga.

Garvsyra är en naturlig antioxidant, och TA/PVPON-mikrokapslarna har en viss förmåga att avlägsna syre. Dock, de tappar den förmågan och börjar försämras med långvarig exponering för syreradikalerna.

Så, Kharlampieva -teamet undersökte tillsatsen av ett metalloporfyrin till PVPON -skiktet i TA/PVPON -mikrokapslarna.

Specifikt, de utarbetade en syntes för att kovalent fästa en manganoporfyrin till PVPON. Tillsatsen av denna hängande katalysator skapade en MnP-PVPON/TA-kapsel med följande egenskaper:1) mikrokapslarna avlägsnar synergistiskt reaktiva syrearter, inklusive superoxid och väteperoxid, vid dramatiskt ökade hastigheter jämfört med omodifierade TA/PVPON -mikrokapslar; 2) mikrokapseln bryts inte ned vid lång exponering för reaktiva syrearter; och 3) mikrokapslarna är icke -toxiska för mus -splenocyter.

Vidare, manganoporphyrin innehöll stabilt i mikrokapseln utan frigöring, och forskare visade att både manganoporfyrin och garvsyra krävdes för synergistisk avlägsnande av reaktiva syrearter.

Förekomsten av manganoporfyrin störde inte mikrokapslarnas alternativa lager, och MnP-PVPON/TA-kapslarna hade ökad vätbarhet jämfört med PVPON/TA-kapseln, vilket kan underlätta underhåll av mikrokapsel i blodet. Mikrokapslarna hade fem eller fem och ett halvt dubbelskikt placerade runt en 4 mikrometer kiseldioxidpartikel.

Biologiska experiment med MnP-PVPON/TA-kapslarna pågår.