Metalfri grafen kvanteprikker viser potentiale for kræftbehandling – Physics World

Metalfri grafen kvanteprikker viser potentiale for kræftbehandling – Physics World

Tidsstempel: 13. februar 2024 kl. 4:30

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/metal-free-graphene-quantum-dots-show-potential-for-cancer-treatment-physics-world-2.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/metal-free-graphene-quantum-dots-show-potential-for-cancer-treatment-physics-world-2.jpg" data-caption="Kemodynamisk terapi Skematisk illustration, der viser rollen af ​​grafen kvanteprikker, afledt af røde blodlegemers membraner, som nanozymer til tumorkatalytisk terapi. (Med høflighed: FHIPS)"> Grafen kvanteprikker til tumor kemodynamisk terapi
Kemodynamisk terapi Skematisk illustration, der viser rollen af ​​grafen kvanteprikker, afledt af røde blodlegemers membraner, som nanozymer til tumorkatalytisk terapi. (Med høflighed: FHIPS)

Et team af forskere i Kina har været banebrydende i brugen af ​​nye metalfrie grafenkvanteprikker (GQD'er) til kemodynamisk terapi, en ny ikke-invasiv kræftbehandling. Gennembruddet baner vejen for et effektivt og omkostningseffektivt middel til at forbedre den katalytiske aktivitet af GQD'er, samtidig med at de toksicitetsproblemer, der er forbundet med metalbaserede nanozymbehandlinger, behandles.

Reducerer bivirkninger

I de senere år har metalbaserede nanozymer (nanomaterialer med enzymlignende egenskaber) vist et stærkt potentiale som terapeutiske midler til kemodynamisk terapi. Behandlingen virker ved at bruge nanozymerne til at katalysere nedbrydningen af ​​hydrogenperoxid i kræftceller, hvilket fører til produktion af stærkt cytotoksiske hydroxylradikaler. Tiltag til at bruge dem mere udbredt er imidlertid blevet hæmmet af tilstedeværelsen af ​​vedvarende off-target bivirkninger forbundet med metaltoksicitet.

I et forsøg på at overvinde disse begrænsninger har holdet – ledet af Hui Wang fra Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) ved det kinesiske videnskabsakademi - brugte en relativt simpel "one pot"-proces til at syntetisere n/p co-dopede grafenkvanteprikker (NPGQD'er) - metalfrie nanozymer, afledt af røde blodlegememembraner. NPGQD'erne viste sig at være yderst effektive til behandling af tumorer med færre bivirkninger.

Offentliggørelse af deres resultater i tidsskriftet Matter, beskriver forskerne, hvordan de brugte NPGQD'er som et Fenton-lignende reagens, som kan katalysere hydrogenperoxid til at generere hydroxylradikaler i et let surt tumormiljø, hvilket fører til intracellulær oxidativ skade og hæmning af tumorcelleproliferation.

In vitro undersøgelser af kræftceller viste, at NPGQD'erne inducerede apoptose og ferroptose (to typer celledød). Forskerne behandlede også tumorbærende mus med NPGQD'er, hvor de observerede 77.71 % hæmning af tumorvækst efter intravenøs injektion og 93.22 % hæmning for intratumoral injektion, uden toksicitet uden for målet.

"Det er bemærkelsesværdigt, at den synergistiske elektroneffekt ved at introducere nitrogen og fosfor i GQD'er kan generere meget lokaliserede tilstande nær Fermi-niveauet og derved øge substratadsorption og forbedre enzymaktivitet," siger førsteforfatter Hongji Liu, baseret på State Key Laboratory of Chemo/Biosensing og kemometri kl Hunan University.

"Som et resultat overgår deres Michaelis-Menten maksimale hastighed på 0.247 µM/s [et mål for hydroxylradikalgenereringshastighed], i nærvær af hydrogenperoxid som et substrat, ti gange højere end klassiske GQD'er og grafenoxid." tilføjer han.

Områder til forbedring

Ifølge Liu udviser kemodynamisk terapi adskillige fordele i forhold til eksisterende tilgange til kræftbehandling – herunder det faktum, at tilgangen er "tumor-selektiv med lave bivirkninger", og at behandlingsprocessen initieres af endogene stoffer såsom hydrogenperoxid, hvilket betyder, at det er ikke afhængig af ekstern feltstimulering.

"Kemodynamisk terapi er også i stand til at modulere hypoxien og det immunsuppressive tumormikromiljø," forklarer han. "Derudover kræver det ikke kompliceret terapeutisk udstyr og har derfor relativt lave behandlingsomkostninger."

Fremadrettet har Liu til hensigt yderligere at validere og forfine sine resultater gennem strenge eksperimenter og dataanalyse. "Dette vil involvere at udføre mere omfattende undersøgelser, udvide stikprøvestørrelsen og udforske potentielle forvirrende faktorer, der kan påvirke resultaterne. Dermed sigter jeg efter at styrke pålideligheden og generaliserbarheden af ​​mine resultater,” siger han.

Liu planlægger også at samarbejde med andre forskere og eksperter på området for at få en række forskellige perspektiver og indsigter. Efter hans opfattelse kan en sådan samarbejdstilgang bidrage til at fremme tværfaglig forskning og "fremme en mere holistisk forståelse" af anvendelserne og implikationerne af hans resultater.

"Det vil også give mulighed for udveksling af ideer og identifikation af potentielle områder for forbedring eller yderligere undersøgelse," siger han.

”Når det kommer til kliniske og sundhedsmæssige applikationer, er mit mål at omsætte mine forskningsresultater til praktiske løsninger, der kan gavne patienter og sundhedsudbydere. For at opnå dette vil jeg arbejde tæt sammen med medicinske fagfolk og industripartnere for at udvikle og forfine prototyper, udføre kliniske forsøg og vurdere gennemførligheden og effektiviteten af ​​at implementere disse løsninger i den virkelige verden inden for sundhedssektoren,” fortæller Liu. Fysik verden.

Tidsstempel:

Mere fra Fysik verden