Använda kol som en potent antioxidant
Forskare kan ha hittat ett sätt att förhindra vissa medicinska tillstånd från att överväldiga kroppens naturliga antioxidantsystem.
Traumatiska händelser som hjärnskador, stroke och hjärtinfarkt drabbar miljoner människor varje år och kan vara dödliga. Världshälsoorganisationen (WHO) listar stroke som världens näst största mördare.
Alla dessa tillstånd involverar oxidativ stress, vilket är en kroppslig obalans mellan nivåerna av fria radikaler och antioxidanter.
Vid traumatiska hjärnskador ökar antalet fria radikaler, vilket resulterar i vävnadsskador och potentiellt organdysfunktion. Denna obalans kan också leda till de bestående effekterna av hjärtinfarkt och stroke.
Antioxidantterapi är ett sätt att bekämpa oxidativ stress. Forskare studerar fortfarande dess effektivitet, men många anser att det är en lovande behandling. Naturliga antioxidanter, såsom enzymet superoxiddismutas, tenderar dock att överskridas av fria radikaler som kallas reaktiva syrearter (ROS).
Att hitta en konstgjord antioxidant kan hjälpa kroppens naturliga antioxidanter att överväldiga ROS - en ny studie rapporterar om en överraskande källa.
Kolens potential
Svaret är kol, enligt forskare vid Rice University i Houston, TX, Texas A&M Health Science Center och McGovern Medical School vid University of Texas Health Science Center.
Denna antioxidant härrör från grafenkvantprickar (GQD) som forskarna först extraherade från vanlig kol 2013. Dessa kvantprickar är små halvledarpartiklar som forskare kan manipulera på vissa sätt. Den senaste utvecklingen visar att dessa prickar kan hjälpa till att hålla oxidativ stress borta.
Kemisterna hade tidigare funnit att tillsats av polyetylenglykol (PEG) till hydrofila kluster kunde minska oxidativ stress. En nanopartikel avbröt tusentals ROS-molekyler.
Men kol kan ge en mycket billigare och bekvämare lösning. Forskarna fann att tillsats av PEG till kolhärledda kvantprickar var lika effektivt. Teamet publicerade nyligen sina resultat i ACS-tillämpat material och gränssnitt tidning.
Framtida fördelar
Forskarna testade kolprickarna på levande celler som tagits från gnagare. De visade att ett antal olika koncentrationer tycktes minska ROS-aktiviteten.
De såg en positiv effekt även när de administrerade kvantprickarna 15 minuter efter tillsats av väteperoxid till proverna. Väteperoxid är en kemikalie som inducerar oxidativ stress.
Forskarna extraherade kvantprickar från både bituminöst och antracitkol. De förstnämnda är mindre, och teamet fann att de var mindre effektiva som en antioxidant. Antracitprickar kan å andra sidan bevara fler celler även vid lägre koncentrationer.
Men i en levande organism är "de mindre effektiva", konstaterar Rice University-kemist James Tour. "De större har sannolikt också problem med att komma åt hjärnan."
Även om forskare måste göra mer forskning om antioxidantterapi, tror Tour att hans nya arbete kommer att vara enormt fördelaktigt i framtiden.
"Att ersätta våra tidigare nanopartiklar med kolhärledda kvantprickar gör det mycket enklare och billigare att producera dessa potentiellt terapeutiska material", säger han. "Det öppnar dörren för mer lättillgängliga terapier."
”Att arbeta med det här projektet har varit en ganska uppmärksam upplevelse. Det har varit fascinerande att syntetisera, karakterisera och sedan testa dessa nanopartiklar in vivo och se dem fungera. ”
Co-lead author Kimberly Mendoza
