Los puntos cuánticos de grafeno sin metales muestran potencial para el tratamiento del cáncer – Physics World

Los puntos cuánticos de grafeno sin metales muestran potencial para el tratamiento del cáncer – Physics World

Marca de tiempo: 13 de febrero de 2024 4:30 AM

<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="Terapia quimiodinámica Ilustración esquemática que muestra el papel de los puntos cuánticos de grafeno, derivados de las membranas de los glóbulos rojos, como nanozimas para la terapia catalítica de tumores. (Cortesía: FHIPS)”> Puntos cuánticos de grafeno para la terapia quimiodinámica de tumores
Terapia quimiodinámica Ilustración esquemática que muestra el papel de los puntos cuánticos de grafeno, derivados de las membranas de los glóbulos rojos, como nanozimas para la terapia catalítica de tumores. (Cortesía: FHIPS)

Un equipo de investigadores en China ha sido pionero en el uso de nuevos puntos cuánticos de grafeno (GQD) sin metales para la terapia quimiodinámica, un tratamiento contra el cáncer no invasivo emergente. El avance allana el camino para un medio eficiente y rentable de mejorar la actividad catalítica de los GQD, al tiempo que aborda los problemas de toxicidad relacionados con los tratamientos con nanozimas a base de metales.

Reducir los efectos secundarios

En los últimos años, las nanozimas (nanomateriales con características similares a las de las enzimas) basadas en metales han mostrado un gran potencial como agentes terapéuticos para la terapia quimiodinámica. El tratamiento funciona mediante el uso de nanozimas para catalizar la descomposición del peróxido de hidrógeno en las células cancerosas, lo que lleva a la producción de radicales hidroxilo altamente citotóxicos. Sin embargo, los intentos de utilizarlos más ampliamente se han visto obstaculizados por la presencia de efectos secundarios persistentes y no deseados asociados con la toxicidad de los metales.

En un esfuerzo por superar estas limitaciones, el equipo –dirigido por Hui Wang de la Institutos Hefei de Ciencias Físicas (HFIPS) de la Academia de Ciencias de China, utilizó un proceso relativamente simple de “un solo recipiente” para sintetizar puntos cuánticos de grafeno codopado n/p (NPGQD), nanozimas libres de metales, derivadas de las membranas de los glóbulos rojos. Los NPGQD demostraron ser muy eficaces en el tratamiento de tumores con menos efectos secundarios.

Publicar sus hallazgos en la revista. Materia, los investigadores describen cómo utilizaron NPGQD como un reactivo similar a Fenton, que puede catalizar el peróxido de hidrógeno para generar radicales hidroxilo en un entorno tumoral ligeramente ácido, lo que provoca daño oxidativo intracelular y la inhibición de la proliferación de células tumorales.

In vitro Los estudios de células cancerosas mostraron que los NPGQD inducían apoptosis y ferroptosis (dos tipos de muerte celular). Los investigadores también trataron ratones portadores de tumores con NPGQD, observando una inhibición del 77.71% del crecimiento del tumor después de la inyección intravenosa y una inhibición del 93.22% con la inyección intratumoral, sin toxicidad fuera del objetivo.

"En particular, el efecto electrónico sinérgico de la introducción de nitrógeno y fósforo en los GQD puede generar estados altamente localizados cerca del nivel de Fermi, aumentando así la adsorción del sustrato y mejorando la actividad enzimática", dice el primer autor Hongji Liu, del State Key Laboratory of Chemo/Biosensing. y Quimiometría en Universidad de Hunan.

"Como resultado, su velocidad máxima de Michaelis-Menten de 0.247 µM/s [una medida de la tasa de generación de radicales hidroxilo], en presencia de peróxido de hidrógeno como sustrato, supera diez veces la de los GQD clásicos y el óxido de grafeno". él añade.

Áreas para mejorar

Según Liu, la terapia quimiodinámica presenta varias ventajas sobre los enfoques existentes para el tratamiento del cáncer, incluido el hecho de que el enfoque es "selectivo para los tumores con pocos efectos secundarios" y que el proceso de tratamiento se inicia con sustancias endógenas como el peróxido de hidrógeno, lo que significa que No depende de la estimulación del campo externo.

“La terapia quimiodinámica también es capaz de modular la hipoxia y el microambiente tumoral inmunosupresor”, explica. "Además, no requiere dispositivos terapéuticos complicados y, por tanto, tiene unos costes de tratamiento relativamente bajos".

En el futuro, Liu tiene la intención de validar y perfeccionar aún más sus hallazgos mediante experimentación y análisis de datos rigurosos. “Esto implicará realizar estudios más completos, ampliar el tamaño de la muestra y explorar posibles factores de confusión que puedan influir en los resultados. Al hacerlo, mi objetivo es fortalecer la confiabilidad y generalización de mis hallazgos”, afirma.

Liu también planea colaborar con otros investigadores y expertos en el campo para obtener una variedad de perspectivas y conocimientos diferentes. En su opinión, este enfoque colaborativo puede ayudar a fomentar la investigación interdisciplinaria y “promover una comprensión más holística” de las aplicaciones e implicaciones de sus hallazgos.

“También permitirá el intercambio de ideas y la identificación de áreas potenciales de mejora o de mayor investigación”, afirma.

“Cuando se trata de aplicaciones clínicas y sanitarias, mi objetivo es traducir los resultados de mi investigación en soluciones prácticas que puedan beneficiar a los pacientes y a los proveedores de atención sanitaria. Para lograr esto, trabajaré en estrecha colaboración con profesionales médicos y socios de la industria para desarrollar y perfeccionar prototipos, realizar ensayos clínicos y evaluar la viabilidad y eficacia de implementar estas soluciones en entornos de atención médica del mundo real”, dice Liu. Mundo de la física.

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