Les points quantiques de graphène sans métal montrent un potentiel pour le traitement du cancer – Physics World

<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="Thérapie chimiodynamique Illustration schématique montrant le rôle des points quantiques de graphène, dérivés des membranes des globules rouges, en tant que nanozymes pour la thérapie catalytique des tumeurs. (Avec l'aimable autorisation de : FHIPS) » >

Une équipe de chercheurs en Chine a été pionnière dans l'utilisation de nouveaux points quantiques de graphène (GQD) sans métal pour la thérapie chimiodynamique, un traitement anticancéreux non invasif émergent. Cette avancée ouvre la voie à un moyen efficace et rentable d’améliorer l’activité catalytique des GQD, tout en répondant aux problèmes de toxicité liés aux traitements par nanozymes à base de métaux.

Réduire les effets secondaires

Ces dernières années, les nanozymes à base de métaux (nanomatériaux présentant des caractéristiques semblables à celles d’une enzyme) ont montré un fort potentiel en tant qu’agents thérapeutiques pour la thérapie chimiodynamique. Le traitement fonctionne en utilisant les nanozymes pour catalyser la dégradation du peroxyde d’hydrogène dans les cellules cancéreuses, conduisant à la production de radicaux hydroxyles hautement cytotoxiques. Les efforts visant à les utiliser plus largement ont toutefois été entravés par la présence d’effets secondaires persistants hors cible associés à la toxicité des métaux.

Dans un effort pour surmonter ces limites, l'équipe – dirigée par Hui Wang du Instituts Hefei de sciences physiques (HFIPS) de l’Académie chinoise des sciences – a utilisé un processus « one pot » relativement simple pour synthétiser des points quantiques de graphène co-dopés n/p (NPGQD) – des nanozymes sans métal, dérivés des membranes des globules rouges. Les NPGQD se sont révélés très efficaces dans le traitement des tumeurs avec moins d'effets secondaires.

Publier leurs conclusions dans la revue Matière, les chercheurs expliquent comment ils ont utilisé les NPGQD comme réactif de type Fenton, capable de catalyser le peroxyde d'hydrogène pour générer des radicaux hydroxyles dans un environnement tumoral légèrement acide, conduisant à des dommages oxydatifs intracellulaires et à l'inhibition de la prolifération des cellules tumorales.

In vitro des études sur les cellules cancéreuses ont montré que les NPGQD induisaient l'apoptose et la ferroptose (deux types de mort cellulaire). Les chercheurs ont également traité des souris porteuses de tumeurs avec des NPGQD, observant une inhibition de 77.71 % de la croissance tumorale après une injection intraveineuse et une inhibition de 93.22 % pour une injection intratumorale, sans toxicité hors cible.

« Notamment, l’effet électronique synergique de l’introduction de l’azote et du phosphore dans les GQD peut générer des états hautement localisés proches du niveau de Fermi, augmentant ainsi l’adsorption du substrat et améliorant l’activité enzymatique », explique le premier auteur Hongji Liu, basé au State Key Laboratory of Chemo/Biosensing. et Chimiométrie à Université du Hunan.

"En conséquence, leur vitesse maximale Michaelis-Menten de 0.247 µM/s [une mesure du taux de génération de radicaux hydroxyles], en présence de peroxyde d'hydrogène comme substrat, dépasse de dix fois celle des GQD classiques et de l'oxyde de graphène." il ajoute.

Zones d'amélioration

Selon Liu, la thérapie chimiodynamique présente plusieurs avantages par rapport aux approches existantes de traitement du cancer, notamment le fait que l'approche est « sélective pour la tumeur avec de faibles effets secondaires » et que le processus de traitement est initié par des substances endogènes telles que le peroxyde d'hydrogène, ce qui signifie qu'elle ne dépend pas d’une stimulation de champ externe.

«La thérapie chimiodynamique est également capable de moduler l'hypoxie et le microenvironnement tumoral immunosuppresseur», explique-t-il. « De plus, cela ne nécessite pas de dispositifs thérapeutiques compliqués et les coûts de traitement sont donc relativement faibles. »

À l’avenir, Liu a l’intention de valider et d’affiner davantage ses découvertes grâce à une expérimentation et une analyse de données rigoureuses. « Cela impliquera de mener des études plus complètes, d’élargir la taille de l’échantillon et d’explorer les facteurs de confusion potentiels susceptibles d’influencer les résultats. Ce faisant, je vise à renforcer la fiabilité et la généralisabilité de mes résultats », dit-il.

Liu prévoit également de collaborer avec d’autres chercheurs et experts dans le domaine pour acquérir diverses perspectives et idées. Selon lui, une telle approche collaborative peut contribuer à favoriser la recherche interdisciplinaire et à « promouvoir une compréhension plus globale » des applications et des implications de ses découvertes.

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«Cela permettra également d'échanger des idées et d'identifier des domaines potentiels d'amélioration ou d'investigation plus approfondie», dit-il.

« En ce qui concerne les applications cliniques et de soins de santé, mon objectif est de traduire les résultats de mes recherches en solutions pratiques pouvant bénéficier aux patients et aux prestataires de soins de santé. Pour y parvenir, je travaillerai en étroite collaboration avec des professionnels de la santé et des partenaires industriels pour développer et affiner des prototypes, mener des essais cliniques et évaluer la faisabilité et l'efficacité de la mise en œuvre de ces solutions dans des contextes de soins de santé réels », a déclaré Liu. Monde de la physique.

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• La source: https://physicsworld.com/a/metal-free-graphene-quantum-dots-show-potential-for-cancer-treatment/