Cientistas criam um super antioxidante:o catalisador comum de óxido de cério abre portas para a nanoquímica para a medicina
p As camadas de oleilamina (pontos vermelhos) e de ácido olácico (azul) servem para proteger uma nanoesfera de óxido de cério que catalisa espécies reativas de oxigênio, absorvendo-as e transformando-as em moléculas menos prejudiciais. A descoberta pode ajudar a tratar ferimentos, proteja-se contra os efeitos colaterais da terapia do câncer induzidos por radiação e proteja os astronautas da radiação espacial. Crédito:Colvin Group / Rice University
p Cientistas da Rice University estão aprimorando as propriedades antioxidantes naturais de um elemento encontrado no conversor catalítico de um carro para torná-lo útil para aplicações médicas. p A química de arroz Vicki Colvin liderou uma equipe que criou pequenas, esferas uniformes de óxido de cério e lhes deu uma fina camada de ácido graxo oleico para torná-los biocompatíveis. Os pesquisadores dizem que sua descoberta tem potencial para ajudar a tratar lesões cerebrais traumáticas, parada cardíaca e pacientes com Alzheimer e pode proteger contra os efeitos colaterais induzidos pela radiação sofridos por pacientes com câncer.
p Suas nanopartículas também têm potencial para proteger os astronautas da exposição de longo prazo à radiação no espaço e talvez até mesmo retardar os efeitos do envelhecimento, eles relataram.
p A pesquisa aparece este mês na revista American Chemical Society.
ACS Nano .
p Os nanocristais de óxido de cério têm a capacidade de absorver e liberar íons de oxigênio - uma reação química conhecida como oxidação por redução, ou redox, como diminutivo. É o mesmo processo que permite que os conversores catalíticos dos carros absorvam e eliminem poluentes.
p As partículas feitas na Rice são pequenas o suficiente para serem injetadas na corrente sanguínea quando os órgãos precisam de proteção contra a oxidação, particularmente após lesões traumáticas, quando danificam as espécies reativas de oxigênio (ROS) aumentam dramaticamente.
p As partículas de cério entram em ação imediatamente, absorvendo radicais livres ROS, e eles continuam a trabalhar ao longo do tempo conforme as partículas voltam ao seu estado inicial, um processo que permanece um mistério, ela disse. As espécies de oxigênio liberadas no processo "não serão super reativas, " ela disse.
p Colvin disse óxido de cério, uma forma de cério de metal de terras raras, permanece relativamente estável enquanto circula entre o óxido de cério III e IV. No primeiro estado, as nanopartículas têm lacunas em sua superfície que absorvem íons de oxigênio como uma esponja. Quando o óxido de cério III é misturado com radicais livres, ele catalisa uma reação que efetivamente desfigura o ROS, capturando átomos de oxigênio e se transformando em óxido de cério IV. Ela disse que as partículas de óxido de cério IV liberam lentamente seu oxigênio capturado e revertem para óxido de cério III, e pode quebrar os radicais livres repetidas vezes.
p Colvin disse que o tamanho minúsculo das nanopartículas as torna eliminadoras eficazes de oxigênio.
p "Quanto menores forem as partículas, quanto mais área de superfície eles tiverem disponível para capturar os radicais livres, "Colvin disse." Um grama dessas nanopartículas pode ter a área de superfície de um campo de futebol, e isso fornece muito espaço para absorver o oxigênio. "
p Nenhuma das partículas de óxido de cério feitas antes de Rice resolver o problema eram estáveis o suficiente para serem usadas em ambientes biológicos, ela disse. "Criamos partículas uniformes cujas superfícies são realmente bem definidas, e encontramos um método de produção sem água para maximizar as lacunas de superfície disponíveis para remoção de oxigênio. "
p Colvin disse que é relativamente simples adicionar um revestimento de polímero às esferas de 3,8 nanômetros. O revestimento é fino o suficiente para permitir que o oxigênio passe para a partícula, mas robusto o suficiente para protegê-lo durante muitos ciclos de absorção de ROS.
p Em testes com peróxido de hidrogênio, um forte agente oxidante, os pesquisadores descobriram que suas nanopartículas de óxido de cério III mais eficazes tiveram um desempenho nove vezes melhor do que um antioxidante comum, Trolox, na primeira exposição, e manteve-se bem durante 20 ciclos redox.
p "O próximo passo lógico para nós é fazer alguma segmentação passiva, "Colvin disse." Por isso, planejamos anexar anticorpos à superfície das nanopartículas para que sejam atraídos por tipos de células específicos, e avaliaremos essas partículas modificadas em cenários biológicos mais realistas. "
p Colvin está mais animado com o potencial de ajudar pacientes com câncer submetidos à radioterapia.
p "Os radioprotetores existentes devem ser administrados em doses incrivelmente altas, "disse ela." Eles têm seus próprios efeitos colaterais, e não há muitas opções boas. "
p Ela disse que um antioxidante auto-renovável que pode permanecer no lugar para proteger os órgãos teria benefícios claros sobre os radioprotetores tóxicos que devem ser eliminados do corpo antes que danifiquem o bom tecido.
p "Provavelmente, a coisa mais legal sobre isso é que muito da nanomedicina tem se concentrado na exploração das propriedades magnéticas e ópticas dos nanomateriais, e temos ótimos exemplos disso na Rice, "Colvin disse." Mas as propriedades especiais das nanopartículas raramente foram aproveitadas em aplicações médicas.
p "O que eu gosto neste trabalho é que ele abre uma parte da nanoquímica - ou seja, a catálise - para o mundo médico. Cério III e IV são lançadores de elétrons que têm amplas aplicações se pudermos tornar a química acessível em um ambiente biológico.
p "E de todas as coisas, este humilde material vem de um conversor catalítico, " ela disse.