Безметалловые квантовые точки графена демонстрируют потенциал для лечения рака

<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="Хемодинамическая терапия Схематическая иллюстрация, показывающая роль графеновых квантовых точек, полученных из мембран эритроцитов, в качестве нанозимов для каталитической терапии опухолей. (Любезно предоставлено: FHIPS)»>

Группа исследователей из Китая стала пионером в использовании новых безметалловых графеновых квантовых точек (GQD) для хемодинамической терапии — нового неинвазивного метода лечения рака. Этот прорыв открывает путь к эффективным и экономически выгодным средствам улучшения каталитической активности GQD, одновременно решая проблемы токсичности, связанные с обработкой нанозимами на основе металлов.

Уменьшение побочных эффектов

В последние годы нанозимы на основе металлов (наноматериалы с ферментоподобными характеристиками) продемонстрировали большой потенциал в качестве терапевтических средств для химиодинамической терапии. Лечение основано на использовании нанозимов, которые катализируют расщепление перекиси водорода в раковых клетках, что приводит к образованию высокоцитотоксичных гидроксильных радикалов. Однако попыткам их более широкого использования препятствовало наличие стойких нецелевых побочных эффектов, связанных с токсичностью металлов.

Стремясь преодолеть эти ограничения, команда под руководством Хуэй Вана из Хэфэйские институты физических наук (HFIPS) в Китайской академии наук – использовали относительно простой процесс «одного горшка» для синтеза квантовых точек графена, солегированных n/p (NPGQD) – безметалловых нанозимов, полученных из мембран эритроцитов. NPGQD оказались высокоэффективными при лечении опухолей с меньшим количеством побочных эффектов.

Публикация своих выводов в журнале ВопросИсследователи описывают, как они использовали NPGQD в качестве реагента, подобного Фентону, который может катализировать перекись водорода для генерации гидроксильных радикалов в слегка кислой среде опухоли, что приводит к внутриклеточному окислительному повреждению и ингибированию пролиферации опухолевых клеток.

В пробирке исследования раковых клеток показали, что NPGQD индуцируют апоптоз и ферроптоз (два типа гибели клеток). Исследователи также лечили мышей с опухолями NPGQD, наблюдая 77.71% ингибирование роста опухоли после внутривенной инъекции и 93.22% ингибирование при внутриопухолевой инъекции без какой-либо нецелевой токсичности.

«Примечательно, что синергетический электронный эффект от введения азота и фосфора в GQD может генерировать сильно локализованные состояния вблизи уровня Ферми, тем самым увеличивая адсорбцию субстрата и улучшая активность фермента», — говорит первый автор Хунцзи Лю из Государственной ключевой лаборатории химио/биологического зондирования. и хемометрика в Университет Хунань.

«В результате их максимальная скорость Михаэлиса-Ментена, равная 0.247 мкм/с (показатель скорости генерации гидроксильных радикалов), в присутствии перекиси водорода в качестве субстрата превосходит скорость классических GQD и оксида графена в десять раз», он добавляет.

Области для улучшения

По словам Лю, химиодинамическая терапия демонстрирует несколько преимуществ перед существующими подходами к лечению рака, в том числе тот факт, что этот подход «селективен к опухолям с низким уровнем побочных эффектов» и что процесс лечения инициируется эндогенными веществами, такими как перекись водорода, а это означает, что он не зависит от стимуляции внешнего поля.

«Хемодинамическая терапия также способна модулировать гипоксию и иммуносупрессивное микроокружение опухоли», — объясняет он. «Кроме того, он не требует сложных терапевтических устройств и, следовательно, имеет относительно низкие затраты на лечение».

Двигаясь вперед, Лю намерен и дальше проверять и уточнять свои выводы посредством строгих экспериментов и анализа данных. «Это потребует проведения более комплексных исследований, расширения размера выборки и изучения потенциальных искажающих факторов, которые могут повлиять на результаты. Поступая таким образом, я стремлюсь повысить надежность и обобщаемость моих выводов», — говорит он.

Лю также планирует сотрудничать с другими исследователями и экспертами в этой области, чтобы получить множество различных точек зрения и идей. По его мнению, такой совместный подход может помочь стимулировать междисциплинарные исследования и «способствовать более целостному пониманию» применения и последствий его выводов.

Трехступенчатая фототермическая терапия устраняет опухоли у мышей

«Это также позволит обменяться идеями и определить потенциальные области для улучшения или дальнейшего исследования», — говорит он.

«Когда дело доходит до клинического и медицинского применения, моя цель — воплотить результаты моих исследований в практические решения, которые могут принести пользу пациентам и поставщикам медицинских услуг. Для достижения этой цели я буду тесно сотрудничать с медицинскими работниками и отраслевыми партнерами для разработки и усовершенствования прототипов, проведения клинических испытаний и оценки возможности и эффективности внедрения этих решений в реальных медицинских учреждениях», — говорит Лю Мир физики.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/metal-free-graphene-quantum-dots-show-potential-for-cancer-treatment/