Наноантиоксиданты подтвердили свой потенциал
Исследователи университета Райса, медицинского колледжа Бейлора и университета Техаса разработали комплекс методов, позволивший им оценить эффективность синтезированных ими в 2012 году комбинированных наночастиц, состоящих из полиэтиленгликоля (ПЭГ) и гидрофильных углеродных кластеров и получивших название PEG-HCCs (от англ. polyethylene glycol-hydrophilic carbon clusters). Применение нового метода продемонстрировало способность наночастиц исключительно быстро катализировать нейтрализацию активных форм кислорода, формирующихся в клетках в первые минуты и часы после повреждения и способных наносить непоправимый ущерб пораженным тканям.
Ширина наночастицы PEG-HCC составляет примерно 3 нанометра, а длина – 30-40 нм. Одна частица содержит от 2 000 до 5 000 атомов углерода. Применение комплекса методов, включающего спектроскопию электронного парамагнитного резонанса, кислородные электроды и спектрофотометрию, продемонстрировало способность одной наночастицы катализировать трансформацию от 20 000 до миллиона молекул активных форм кислорода в секунду в молекулярный кислород, в котором нуждаются поврежденные ткани.
При этом наночастицы не оказывали влияния на молекулы оксида азота, необходимые для поддержания ширины просвета кровеносных сосудов, а также вовлеченные в передачу нервных сигналов и защиту клеток. Эффективность наночастиц оставалась стабильной при различных уровнях кислотной среды и не ухудшалась в течение, по крайней мере, трех месяцев.
Ранее авторы продемонстрировали, что введение нетоксичных наночастиц PEG-HCC позволяет быстро стабилизировать кровоток в мозге и защитить ткани от губительного действия активных форм кислорода, синтез которых повышается в ответ на повреждение, в особенности при массивной кровопотере.
Их более ранняя работа была посвящена травматическим повреждениям мозга, при которых клетки высвобождают в кровоток избыточное количество так называемых супероксидов. Иммунная система использует эти свободные радикалы, имеющие один неспаренный электрон, для уничтожения проникающих в организм микроорганизмов. В небольших концентрациях они способствуют поддержанию нормального энергетического баланса клетки. В нормальных условиях уровень этих молекул контролируется нейтрализующим их ферментом супероксиддисмутазой.
Однако высвобождаемого даже при небольшой травме количество молекул супероксида достаточно для подавления защитных механизмов мозга. Более того, молекулы супероксидов могут трансформироваться в другие активные формы кислорода, такие как пероксинитрит, способные вызывать дальнейшие повреждения тканей.
На основании результатов последнего исследования авторы считают, что наночастицы PEG-HCC могут быть полезны не только в терапии травматических повреждений мозга и инсульта, но при острых повреждениях других органов и тканей, а также при проведении медицинских процедур, в том числе трансплантации органов.
Статья Errol L. G. Samuel et al. Highly efficient conversion of superoxide to oxygen using hydrophilic carbon clusters опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Rice University:
Nano-antioxidants prove their potential.
17.02.2015