Konstgjorda enzymer gjorda av behandlat kol, ses i denna atomkraftmikroskopbild, kan ha makten att minska skadliga nivåer av superoxider, giftiga radikala syrejoner som uppstår i höga koncentrationer efter en skada. Kredit:Tour Group/Rice University
Konstgjorda enzymer gjorda av behandlat kol kan ha makten att minska skadliga nivåer av superoxider, radikala syrejoner som är giftiga vid höga koncentrationer.
De nanozymer som utvecklats av ett team från Texas Medical Center är mycket effektiva antioxidanter som bryter ner skadliga reaktiva syrearter (ROS) som produceras i överflöd som svar på en skada eller stroke.
Forskarna föreslog materialen, beskrivs i tidskriften American Chemical Society ACS applicerade nanomaterial , kan hjälpa behandlingen av covid-19-patienter.
Den biokompatibla, mycket lösligt kol är ett superoxiddismutas, och syntetiserades och testades av forskare vid Rice University, University of Texas Health Science Centers McGovern Medical School och Texas A&M Health Science Center.
Superoxiddismutaser, eller SODs, demontera ROS till vanligt molekylärt syre och väteperoxid. I projektet som leds av Rice-kemist James Tour, tidigare material testades framgångsrikt för sin förmåga att aktivera processen, inklusive grafenkvantprickar från kol och polyetylenglykol-hydrofila kolkluster gjorda av kolnanorör.
De har nu funnit att nanopartiklar av oxiderat träkol inte bara är effektiva antioxidanter, men kan också göras från en aktivt kolkälla som är billig, god tillverkningssed (GMP)-certifierad och används redan på människor för att behandla akuta förgiftningar.
Konstgjorda enzymer gjorda av träkolnanopartiklar kraftigt oxiderade med rykande salpetersyra (HNO3) kan ha kraften att släcka superoxider, giftiga radikala syrejoner som uppträder i höga koncentrationer i organismer efter en skada. Kredit:Tour Group/Rice University
"Att dessa nanozymer är gjorda av en GMP-källa öppnar dörren för läkemedelstillverkare, sa Tour, som ledde projektet tillsammans med A&M-neurologen Thomas Kent och UTHealth-biokemisten Ah-Lim Tsai. "Medan kol var effektivt, ett problem är att det kan ha en mängd olika giftiga metalliska element och föroreningar som inte är konsekventa i proverna. Och klustren gjorda av kolnanorör är mycket dyra."
De skivliknande nanozymen är framställda av pulver, träkol av medicinsk kvalitet oxiderat genom behandling med högkoncentrerad salpetersyra. Nanozymen vimlar av syrehaltiga funktionella grupper som bryter upp superoxider i lösning.
Tour noterade att nanozymer kan passera genom membranen i cellernas mitokondrier för att släcka en viktig källa till fria radikaler utan att döda själva cellerna. "Vi publicerade en artikel om detta nyligen, ", sa han. "Detta verkar vara väldigt viktigt för varför dessa fungerar så bra vid traumatisk hjärnskada och stroke."
Forskarna noterade att det kan vara värt att studera användningen av deras nanozymer för att behandla cytokinstormarna - ett överdrivet immunsystemsvar på infektion - som misstänks bidra till vävnads- och organskador hos COVID-19-patienter.
"Även om det spekuleras i att dessa partiklar kommer att vara till hjälp vid COVID-19, om administreringen är korrekt tidsinställd, de skulle kunna minska de skadliga radikalerna som följer med cytokinstormen och skulle kunna modifieras ytterligare kemiskt för att minska andra skadeorsakande egenskaper hos denna sjukdom, sa Kent.
