(Phys.org) - Den vanligaste formen av stroke orsakas av en plötslig minskning av blodflödet till hjärnan (ischemi) som leder till otillräcklig tillförsel av syre och näringsämnen. Dessa så kallade ischemiska stroke är en av de främsta orsakerna till dödsfall och funktionshinder i industrialiserade länder. Om de inte omedelbart åtgärdas genom medicinsk intervention, delar av hjärnan kan dö av. I tidskriften Angewandte Chemie, Koreanska forskare har nu föreslagit en ny metod för kompletterande behandling:Ceria nanopartiklar kan fånga de reaktiva syreföreningarna som härrör från ischemi och få celler att dö.

När blodflödet till områden i hjärnan är begränsat, reaktiva syreföreningar som superoxidradikaljoner (O2 ^{• -} ), väteperoxid (H ₂ O ₂ ), och hydroxylradikaler (HO ^{• -} ) bildas och ackumuleras. Dessa arter orsakar oxidativ skada och är ansvariga för vävnadsskada och celldöd under en stroke. Nervanslutningar och neurovaskulära enheter förstörs och hjärnans funktion i dessa områden stannar. Trots olika behandlingar som främst bekämpar orsakerna till minskat blodflöde, såsom trombos, det har inte funnits något sätt att skydda nerverna mot oxidativ skada efter en akut ischemisk stroke. Seung-Hoon Lee, Taeghwan Hyeon, och deras team vid Seoul National University hoppas att nanopartiklar av ceria kan representera en ny metod för behandling.

Celler innehåller enzymer som kan bryta ner reaktiva syrearter:superoxiddismutaser, som omvandlar superoxidanjoner till väteperoxid; och katalas, som delar väteperoxid. Ceria nanopartiklar kan göra båda. Hur fungerar detta? Cerium i ceriakristaller finns i form av Ce ⁴⁺ . Dock, om partikelstorleken reduceras till några nanometer i diameter, vissa fläckar på ytan saknar syreatomer. Dessa platser har Ce ³⁺ istället, som enkelt kan reduceras tillbaka till Ce ⁴⁺ och kan binda syre reversibelt.

Forskarna behandlade cellkulturer med ett ämne som ökar koncentrationerna av reaktiva syrearter, vilket leder till ökad celldöd. Behandling med ceriumoxid -nanopartiklar förbättrade drastiskt cellöverlevnaden. I djurförsök, forskarna inducerade ischemiska stroke hos råttor. Intravenöst administrerade cerananopartiklar minskade slagvolymen och nervskador avsevärt. En optimerad, noggrant balanserad dos är nödvändig, dock.

Intressant, koncentrationerna av ceria nanopartiklar i de friska områdena i hjärnan var mycket låga, medan de i de ischemiska områdena höjdes drastiskt. Forskarna spekulerar i att ceria-nanopartiklarna knappt kan passera genom den intakta blod-hjärnbarriären. Dock, barriären är skadad i de ischemiska områdena, så att de sjuka områdena i hjärnan kan nås och oxidativa skador stoppas.