Los puntos cuánticos de grafeno extraídos del carbón común pueden ser la base de un antioxidante eficaz para las personas que sufren lesiones cerebrales traumáticas, derrames cerebrales o ataques cardíacos.
Su capacidad para calmar el estrés oxidativo después de tales lesiones es el tema de un estudio realizado por científicos de la Universidad de Rice, el Centro de Ciencias de la Salud Texas A&M y la Escuela de Medicina McGovern en el Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad de Texas en Houston UTHealth.
Los puntos cuánticos son materiales semiconductores lo suficientemente pequeños como para exhibir propiedades mecánicas cuánticas que solo aparecen en la nanoescala.
El químico de arroz James Tour, el neurólogo de A&M Thomas Kent y el bioquímico de UTHealth Ah-Lim Tsai y sus equipos encontraron que los puntos biocompatibles, cuando se modifican con un polímero común, son imitadores efectivos de la propia superóxido dismutasa del cuerpo, una de las muchas enzimas naturales que mantienenestrés oxidativo bajo control
Pero debido a que los antioxidantes naturales pueden verse abrumados por la rápida producción de especies reactivas de oxígeno ROS que corren para curar una lesión, el equipo ha estado trabajando durante años para ver si una inyección rápida de nanomateriales reactivos puede limitar el daño colateral librelos radicales pueden causar células sanas.
Un estudio anterior realizado por el trío mostró que los grupos hidrofílicos modificados con polietilenglicol PEG para mejorar su solubilidad y estabilidad biológica son efectivos para calmar el estrés oxidativo, ya que una sola nanopartícula tenía la capacidad de neutralizar miles de moléculas ROS.
"Reemplazar nuestras nanopartículas anteriores con puntos cuánticos derivados del carbón hace que sea mucho más simple y menos costoso producir estos materiales potencialmente terapéuticos", dijo Tour. "Abre la puerta a terapias más accesibles".
Las pruebas en líneas celulares mostraron que una mezcla de PEG y puntos cuánticos de grafeno del carbón común es tan efectiva para detener el daño causado por el superóxido y los peróxidos de hidrógeno como los materiales anteriores, pero los puntos en sí mismos son más discos que los racimos en forma de cinta.
Los resultados aparecen en la revista American Chemical Society Materiales aplicados e interfaces ACS .
El laboratorio Tour extrajo por primera vez los puntos cuánticos del carbón en 2013 e informó sobre su potencial para imágenes médicas, sensores, aplicaciones electrónicas y fotovoltaicas. Un estudio posterior mostró cómo se pueden diseñar para propiedades semiconductoras específicas.
En el nuevo estudio, los investigadores evaluaron la actividad electroquímica, química y biológica de los puntos. El laboratorio de Rice extrajo químicamente puntos cuánticos de carbón bituminoso y antracita económico, los modificó con el polímero y probó sus habilidades en células vivas de roedores.
Los resultados mostraron que las dosis de puntos cuánticos en varias concentraciones fueron altamente efectivas para proteger las células de la oxidación, incluso si las dosis se retrasaron 15 minutos después de que los investigadores añadieron peróxido de hidrógeno dañino a los platos de cultivo celular.
Los puntos cuánticos bituminosos de 3-5 nanómetros en forma de disco son más pequeños que los puntos de antracita de 10-20 nanómetros. Los investigadores encontraron que el nivel de protección dependía de la dosis para ambos tipos de partículas, pero que los puntos más grandes derivados de antracitaprotegió más células a concentraciones más bajas.
"Aunque ambos trabajan en células, in vivo, los más pequeños son más efectivos", dijo Tour. "Los más grandes probablemente también tengan problemas para acceder al cerebro".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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