Superoxidante basado en material utilizado en convertidores catalíticos de vehículos
Podría ayudar en tratamiento de daño cerebral, ataque cardiaco y pacientes con Alzheimer, proteger contra daño radiactivo en pacientes con cáncer y quizá aún retrasar los efectos de la vejez.
Oleilamina (puntos rojos) y capas de ácido oléac (azul) sirven para proteger a nanoesfera óxido de cerio que cataliza especies reactivas de oxígeno mediante la absorción al convertirlos en moléculas menos perjudiciales. El hallazgo podría ayudar a tratar lesiones, proteger contra los efectos secundarios inducidos por la radiación recibida en terapia contra el cáncer y proteger a los astronautas de la radiación espacial.
Científicos de la Universidad de Rice están mejorando las propiedades antioxidantes naturales del óxido de cerio, utilizado en convertidores catalíticos de vehículos, para hacerlo útil en aplicaciones médicas.
Vicki Colvin, de la Universidad de Rice, encabezó un equipo de trabajo para crear esferas pequeñas y uniformes de óxido de cerio y les aplicó una capa fina de ácido graso oleico para hacerlos biocompatibles.
Los investigadores dicen que este descubrimiento tiene el potencial de ayudar en el tratamiento de lesión cerebral traumática, paro cardíaco y pacientes con Alzheimer y proteger así mismo contra los efectos secundarios inducidos por la radiación que sufren los pacientes con cáncer.
Estas nanopartículas tienen también el potencial de proteger a los astronautas de la larga exposición a la radiación en el espacio e incluso retrasar los efectos del envejecimiento, se informó.
Antioxidante extremo
Los nanocristales de óxido de cerio pueden absorber y liberar iones de oxígeno –una reacción química conocida como reducción de oxidación (redox). Es el mismo proceso que permite a los convertidores catalíticos en los automóviles absorber y eliminar contaminantes.
Las partículas hechas en Rice son lo suficientemente pequeñas como para ser inyectadas en el torrente sanguíneo cuando los órganos requieran protegerse de la oxidación, en particular después de lesiones traumáticas, cuando las especies perjudiciales reactivas de oxígeno (ROS) aumentan dramáticamente.
Las partículas de cerio entran en funcionamiento de inmediato, absorbiendo radicales libres ROS y continúan trabajando a medida que las partículas vuelven a su estado inicial, un proceso que sigue siendo un misterio, dijo Colvin. Las especies de oxígeno liberadas en el proceso “no serán super reactivas.”
Cómo funciona
El óxido de cerio, una forma del metal raro terrestre cerio, permanece relativamente estable en sus ciclos de óxido de cerio III y IV. En el primer estado, las nanopartículas tienen espacios en su superficie que pueden absorber iones de oxígeno, como una esponja. Cuando óxido de cerio III se mezcla con radicales libres, cataliza una reacción que elimina efectivamente el peligro del ROS mediante la captura de átomos de oxígeno y los convierte en óxido de cerio IV. Las partículas de óxido de cerio IV liberan lentamente el oxígeno capturado y vuelven a convertirse en óxido de cerio III y pueden romper radicales libres una y otra vez.
Colvin dijo que el tamaño diminuto de las nanopartículas las hace devoradoras eficaces de oxígeno. “Mientras más pequeñas las partículas, mayor es el área de superficie que tienen disponible para capturar radicales libres. Un gramo de estas nanopartículas puede atender el área de superficie de un campo de fútbol y eso proporciona una gran cantidad de espacio para absorber oxígeno” .
Ninguna de las partículas de óxido de cerio hechas con anterioridad por Rice para abordar este problema era lo suficientemente estable como para utilizarse en entornos biológicos, dijo. “Creamos partículas uniformes cuya superficie está muy bien definida y hallamos un método de producción libre de agua para maximizar los vacíos en la superficie disponible para la eliminación de oxígeno.”
Colvin dijo que es relativamente fácil agregar una capa de polímero a las esferas de 3.8 nanómetros. El revestimiento es lo suficientemente delgado como para permitir que el oxígeno pase a través de la partícula, pero lo suficientemente robusto para proteger la partícula a través de sus muchos ciclos de absorción de ROS.
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