I punti quantici di grafene senza metalli mostrano un potenziale per il trattamento del cancro – 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="Terapia chemiodinamica Illustrazione schematica che mostra il ruolo dei punti quantici del grafene, derivati ​​dalle membrane dei globuli rossi, come nanozimi per la terapia catalitica dei tumori. (Per gentile concessione: FHIPS)”>

Un team di ricercatori in Cina ha aperto la strada all’uso di nuovi punti quantici di grafene (GQD) privi di metalli per la terapia chemiodinamica, un trattamento emergente non invasivo contro il cancro. Questa innovazione apre la strada a un mezzo efficiente ed economicamente vantaggioso per migliorare l’attività catalitica dei GQD, affrontando al tempo stesso i problemi di tossicità legati ai trattamenti nanozimici a base metallica.

Riduzione degli effetti collaterali

Negli ultimi anni, i nanozimi a base metallica (nanomateriali con caratteristiche simili agli enzimi) hanno mostrato un forte potenziale come agenti terapeutici per la terapia chemiodinamica. Il trattamento funziona utilizzando i nanozimi per catalizzare la decomposizione del perossido di idrogeno nelle cellule tumorali, portando alla produzione di radicali idrossilici altamente citotossici. I tentativi di utilizzarli in modo più ampio, tuttavia, sono stati ostacolati dalla presenza di persistenti effetti collaterali fuori bersaglio associati alla tossicità dei metalli.

Nel tentativo di superare queste limitazioni, il team, guidato da Hui Wang della Hefei Istituti di Scienze Fisiche (HFIPS) presso l’Accademia Cinese delle Scienze – hanno utilizzato un processo “one pot” relativamente semplice per sintetizzare punti quantici di grafene co-drogato n/p (NPGQD) – nanozimi privi di metalli, derivati ​​dalle membrane dei globuli rossi. Gli NPGQD si sono rivelati altamente efficaci nel trattamento dei tumori con minori effetti collaterali.

Pubblicare i loro risultati sulla rivista Importanza, i ricercatori descrivono come hanno utilizzato gli NPGQD come reagente simile a Fenton, che può catalizzare il perossido di idrogeno per generare radicali idrossilici in un ambiente tumorale leggermente acido, portando a danno ossidativo intracellulare e all'inibizione della proliferazione delle cellule tumorali.

In vitro studi sulle cellule tumorali hanno mostrato che gli NPGQD inducono apoptosi e ferroptosi (due tipi di morte cellulare). I ricercatori hanno anche trattato topi portatori di tumore con NPGQD, osservando un’inibizione della crescita del tumore del 77.71% dopo l’iniezione endovenosa e un’inibizione del 93.22% per l’iniezione intratumorale, senza tossicità fuori bersaglio.

"In particolare, l'effetto sinergico degli elettroni dell'introduzione di azoto e fosforo nei GQD può generare stati altamente localizzati vicino al livello di Fermi, aumentando così l'adsorbimento del substrato e migliorando l'attività enzimatica", afferma il primo autore Hongji Liu, dello State Key Laboratory of Chemo/Biosensing. e Chemiometria a Università di Hunan.

"Di conseguenza, la loro velocità massima Michaelis-Menten di 0.247 µM/s [una misura della velocità di generazione dei radicali idrossilici], in presenza di perossido di idrogeno come substrato, supera di dieci volte quella dei GQD classici e dell'ossido di grafene." Aggiunge.

Aree di miglioramento

Secondo Liu, la terapia chemiodinamica presenta numerosi vantaggi rispetto agli approcci esistenti per il trattamento del cancro, incluso il fatto che l’approccio è “tumorale-selettivo con bassi effetti collaterali” e che il processo di trattamento viene avviato da sostanze endogene come il perossido di idrogeno, il che significa che non dipende dalla stimolazione del campo esterno.

“La terapia chemiodinamica è anche in grado di modulare l’ipossia e il microambiente tumorale immunosoppressivo”, spiega. “Inoltre, non richiede dispositivi terapeutici complicati e quindi ha costi di trattamento relativamente bassi”.

Andando avanti, Liu intende convalidare e perfezionare ulteriormente le sue scoperte attraverso una rigorosa sperimentazione e analisi dei dati. “Ciò comporterà la conduzione di studi più completi, l’espansione della dimensione del campione e l’esplorazione di potenziali fattori confondenti che potrebbero influenzare i risultati. In questo modo, miro a rafforzare l’affidabilità e la generalizzabilità dei miei risultati”, afferma.

Liu prevede inoltre di collaborare con altri ricercatori ed esperti del settore per acquisire una varietà di prospettive e approfondimenti diversi. A suo avviso, un simile approccio collaborativo può aiutare a promuovere la ricerca interdisciplinare e “promuovere una comprensione più olistica” delle applicazioni e delle implicazioni delle sue scoperte.

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"Consentirà inoltre lo scambio di idee e l'identificazione di potenziali aree di miglioramento o di ulteriore indagine", afferma.

“Quando si tratta di applicazioni cliniche e sanitarie, il mio obiettivo è tradurre i risultati della mia ricerca in soluzioni pratiche che possano apportare benefici ai pazienti e agli operatori sanitari. Per raggiungere questo obiettivo, lavorerò a stretto contatto con professionisti medici e partner del settore per sviluppare e perfezionare prototipi, condurre studi clinici e valutare la fattibilità e l’efficacia dell’implementazione di queste soluzioni in contesti sanitari reali”, afferma Liu. Mondo della fisica.

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