Punctele cuantice de grafen fără metal arată potențialul pentru tratamentul cancerului – 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 chimiodinamică Ilustrație schematică care arată rolul punctelor cuantice de grafen, derivate din membranele celulelor roșii din sânge, ca nanozime pentru terapia catalitică tumorală. (Cu amabilitatea: FHIPS)”>

O echipă de cercetători din China a fost pionier în utilizarea punctelor cuantice de grafen (GQD) noi, fără metale, pentru terapia chimiodinamică, un tratament neinvaziv pentru cancer. Descoperirea deschide calea pentru un mijloc eficient și rentabil de îmbunătățire a activității catalitice a GQD-urilor, abordând în același timp preocupările legate de toxicitate legate de tratamentele cu nanozime pe bază de metale.

Reducerea efectelor secundare

În ultimii ani, nanozimele pe bază de metal (nanomateriale cu caracteristici asemănătoare enzimelor) au demonstrat un potențial puternic ca agenți terapeutici pentru terapia chimiodinamică. Tratamentul funcționează prin utilizarea nanozimelor pentru a cataliza descompunerea peroxidului de hidrogen în celulele canceroase, ceea ce duce la producerea de radicali hidroxil extrem de citotoxici. Totuși, mișcările de utilizare mai largă a acestora au fost îngreunate de prezența efectelor secundare persistente în afara țintei asociate cu toxicitatea metalelor.

Într-un efort de a depăși aceste limitări, echipa – condusă de Hui Wang de la Institutul de Științe Fizice Hefei (HFIPS) de la Academia Chineză de Științe – a folosit un proces relativ simplu „o oală” pentru a sintetiza puncte cuantice de grafen co-dopate (NPGQD) - nanozime fără metale, derivate din membranele celulelor roșii din sânge. NPGQD-urile s-au dovedit extrem de eficiente în tratarea tumorilor cu mai puține efecte secundare.

Publicarea constatărilor lor în jurnal materie, cercetătorii subliniază modul în care au folosit NPGQD-urile ca reactiv asemănător Fenton, care poate cataliza peroxidul de hidrogen pentru a genera radicali hidroxil într-un mediu tumoral ușor acid, ceea ce duce la deteriorarea oxidativă intracelulară și inhibarea proliferării celulelor tumorale.

In vitro studiile asupra celulelor canceroase au arătat că NPGQD-urile au indus apoptoza și ferroptoza (două tipuri de moarte celulară). Cercetătorii au tratat, de asemenea, șoarecii purtători de tumori cu NPGQD, observând o inhibare de 77.71% a creșterii tumorii după injectarea intravenoasă și o inhibare de 93.22% pentru injectarea intratumorală, fără toxicitate în afara țintei.

„În special, efectul sinergic al electronului al introducerii azotului și fosforului în GQD-uri poate genera stări foarte localizate în apropierea nivelului Fermi, crescând astfel adsorbția substratului și îmbunătățind activitatea enzimelor”, spune primul autor Hongji Liu, cu sediul la State Key Laboratory of Chemo/Biosensing. și Chimiometrie la Universitatea Hunan.

„Ca urmare, viteza lor maximă Michaelis-Menten de 0.247 µM/s [o măsură a ratei de generare a radicalilor hidroxil], în prezența peroxidului de hidrogen ca substrat, o depășește de zece ori pe cea a GQD-urilor clasice și a oxidului de grafen.” el adauga.

Domenii de îmbunătățire

Potrivit lui Liu, terapia chimiodinamică prezintă mai multe avantaje față de abordările existente în tratamentul cancerului – inclusiv faptul că abordarea este „selectivă pentru tumori, cu efecte secundare scăzute” și că procesul de tratament este inițiat de substanțe endogene precum peroxidul de hidrogen, ceea ce înseamnă că nu depinde de stimularea câmpului extern.

„Terapia chimiodinamică este, de asemenea, capabilă să moduleze hipoxia și micromediul tumoral imunosupresor”, explică el. „În plus, nu necesită dispozitive terapeutice complicate și, prin urmare, are costuri de tratament relativ scăzute.”

Mergând mai departe, Liu intenționează să valideze și să perfecționeze în continuare descoperirile sale prin experimente riguroase și analize de date. „Acest lucru va implica efectuarea de studii mai cuprinzătoare, extinderea dimensiunii eșantionului și explorarea potențialilor factori de confuzie care pot influența rezultatele. Procedând astfel, îmi propun să întăresc fiabilitatea și generalizarea constatărilor mele”, spune el.

Liu intenționează, de asemenea, să colaboreze cu alți cercetători și experți în domeniu pentru a obține o varietate de perspective și perspective diferite. În opinia sa, o astfel de abordare colaborativă poate ajuta la stimularea cercetării interdisciplinare și la „promovarea unei înțelegeri mai holistice” a aplicațiilor și implicațiilor descoperirilor sale.

Terapia fototermală cu trei puncte elimină tumorile la șoareci

„Va permite, de asemenea, schimbul de idei și identificarea domeniilor potențiale de îmbunătățire sau investigații suplimentare”, spune el.

„Când vine vorba de aplicații clinice și de asistență medicală, scopul meu este să traduc rezultatele cercetării mele în soluții practice care pot beneficia pacienții și furnizorii de servicii medicale. Pentru a realiza acest lucru, voi lucra îndeaproape cu profesioniștii din domeniul medical și cu partenerii din industrie pentru a dezvolta și perfecționa prototipuri, pentru a efectua studii clinice și pentru a evalua fezabilitatea și eficacitatea implementării acestor soluții în mediile de asistență medicală din lumea reală”, spune Liu. Lumea fizicii.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/metal-free-graphene-quantum-dots-show-potential-for-cancer-treatment/