Een team van onderzoekers in China heeft pionierswerk verricht in het gebruik van nieuwe metaalvrije grafeen-kwantumdots (GQD's) voor chemodynamische therapie, een opkomende niet-invasieve kankerbehandeling. De doorbraak maakt de weg vrij voor een efficiënt en kosteneffectief middel om de katalytische activiteit van GQD's te verbeteren, terwijl tegelijkertijd de toxiciteitsproblemen worden aangepakt die verband houden met op metaal gebaseerde behandelingen met nanozymen.
Het verminderen van bijwerkingen
De afgelopen jaren hebben op metaal gebaseerde nanozymen (nanomaterialen met enzymachtige eigenschappen) een sterk potentieel getoond als therapeutische middelen voor chemodynamische therapie. De behandeling werkt door de nanozymen te gebruiken om de afbraak van waterstofperoxide in kankercellen te katalyseren, wat leidt tot de productie van zeer cytotoxische hydroxylradicalen. Maatregelen om ze op grotere schaal te gebruiken, worden echter belemmerd door de aanwezigheid van aanhoudende niet-doelgerichte bijwerkingen die verband houden met metaaltoxiciteit.
In een poging deze beperkingen te overwinnen, heeft het team – onder leiding van Hui Wang van de Hefei Instituten voor Natuurwetenschappen (HFIPS) aan de Chinese Academie van Wetenschappen – gebruikte een relatief eenvoudig ‘één pot’-proces om n/p co-gedoteerde grafeen-kwantumdots (NPGQD’s) te synthetiseren – metaalvrije nanozymen, afgeleid van membranen van rode bloedcellen. De NPGQD's bleken zeer effectief bij de behandeling van tumoren met minder bijwerkingen.
Publiceren van hun bevindingen in het tijdschrift Materieschetsen de onderzoekers hoe ze NPGQD's gebruikten als een Fenton-achtig reagens, dat waterstofperoxide kan katalyseren om hydroxylradicalen te genereren in een licht zure tumoromgeving, wat leidt tot intracellulaire oxidatieve schade en de remming van de proliferatie van tumorcellen.
In vitro Studies van kankercellen toonden aan dat de NPGQD's apoptose en ferroptose induceerden (twee soorten celdood). De onderzoekers behandelden ook tumordragende muizen met NPGQD's, waarbij ze 77.71% remming van de tumorgroei na intraveneuze injectie en 93.22% remming van intratumorale injectie waarnamen, zonder off-target toxiciteit.
“Met name het synergetische elektroneneffect van de introductie van stikstof en fosfor in GQD’s kan zeer gelokaliseerde toestanden in de buurt van het Fermi-niveau genereren, waardoor de substraatadsorptie toeneemt en de enzymactiviteit verbetert”, zegt eerste auteur Hongji Liu, gevestigd aan het State Key Laboratory of Chemo/Biosensing. en chemometrie op Hunan Universiteit.
“Als resultaat hiervan overtreft hun Michaelis-Menten maximale snelheid van 0.247 µM/s [een maatstaf voor de snelheid waarmee hydroxylradicaal wordt gegenereerd], in de aanwezigheid van waterstofperoxide als substraat, die van klassieke GQD’s en grafeenoxide tienvoudig,” hij voegt toe.
Gebieden voor verbetering
Volgens Liu vertoont chemodynamische therapie verschillende voordelen ten opzichte van bestaande benaderingen van kankerbehandeling – waaronder het feit dat de aanpak “tumorselectief is met weinig bijwerkingen” en dat het behandelingsproces wordt geïnitieerd door endogene stoffen zoals waterstofperoxide, wat betekent dat het is niet afhankelijk van externe veldstimulatie.
“Chemodynamische therapie is ook in staat de hypoxie en de micro-omgeving van de immunosuppressieve tumor te moduleren”, legt hij uit. “Bovendien zijn er geen ingewikkelde therapeutische apparaten nodig en zijn de behandelingskosten dus relatief laag.”
In de toekomst wil Liu zijn bevindingen verder valideren en verfijnen door middel van rigoureuze experimenten en data-analyse. “Dit omvat het uitvoeren van uitgebreidere onderzoeken, het uitbreiden van de steekproefomvang en het onderzoeken van mogelijke verstorende factoren die de resultaten kunnen beïnvloeden. Door dit te doen, wil ik de betrouwbaarheid en generaliseerbaarheid van mijn bevindingen versterken”, zegt hij.
Liu is ook van plan samen te werken met andere onderzoekers en experts in het veld om een verscheidenheid aan verschillende perspectieven en inzichten te verkrijgen. Volgens hem kan een dergelijke gezamenlijke aanpak helpen om interdisciplinair onderzoek te bevorderen en “een meer holistisch begrip te bevorderen” van de toepassingen en implicaties van zijn bevindingen.
Drieledige fotothermische therapie elimineert tumoren bij muizen
“Het zal ook de uitwisseling van ideeën mogelijk maken en de identificatie van potentiële gebieden voor verbetering of verder onderzoek”, zegt hij.
“Als het gaat om klinische toepassingen en toepassingen in de gezondheidszorg, is het mijn doel om mijn onderzoeksresultaten te vertalen naar praktische oplossingen waar patiënten en zorgverleners baat bij kunnen hebben. Om dit te bereiken zal ik nauw samenwerken met medische professionals en partners uit de industrie om prototypes te ontwikkelen en te verfijnen, klinische onderzoeken uit te voeren en de haalbaarheid en effectiviteit van de implementatie van deze oplossingen in de praktijk van de gezondheidszorg te beoordelen”, vertelt Liu. Natuurkunde wereld.
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
- Bron: https://physicsworld.com/a/metal-free-graphene-quantum-dots-show-potential-for-cancer-treatment/
