Створений нанокристал, який захищає від радіації

Незважаючи на широке застосування радіологічних методів терапії та діагностики в медицині, слід розуміти, що вони піддають пацієнта впливу радіації, і з цієї причини разом із розумінням медичної користі, яку приносить застосування цих методів, наростають побоювання щодо підвищення ризиків для здоров’я окремої людини. Згідно з даними Всесвітньої організації охорони здоров’я (ВООЗ) щорічно проводиться більше 3 млн рентгенівських знімків, 37 млн процедур ядерної медицини та 7,5 млн радіотерапевтичних процедур. І хоча препарат із діючою речовиною аміфостин був розроблений в якості радіопротектора, Управління з контролю за харчовими продуктами та лікарськими засобами США (Food and Drug Administration — FDA) схвалило його застосування виключно з метою захисту слинних залоз.

Вчені з Центру досліджень наночастинок з Інституту фундаментальних наук (Institute for Basic Science — IBS), Південна Корея, у співпраці зі своїми колегами з Сеульського національного університету, Школи стоматології та стоматологічного Науково-дослідного інституту, розробили високоефективний нанокристал, який здатен забезпечувати захист від небезпечних доз радіаційного випромінювання.

Як зазначив Хьон Тегхван (Hyeon Taeghwan), професор та один із співавторів дослідження, у невеликих дозах нанокристал може спричиняти антиоксидантну дію на організм та попереджати розвиток загрозливих побічних ефектів радіоактивного випромінювання.

Радіація шкодить організму декількома способами. В основу одного з них покладений вплив на ДНК та розвиток мутації або утворення активних форм кисню (АФК), які призводять до апоптозу клітин внаслідок оксидативного стресу. Утворення АФК викликане розвитком серйозних захворювань, включаючи сепсис, онкологічні, серцево-судинні захворювання та хворобу Паркінсона. Таким чином, наноматеріали із антиоксидантними властивостями можуть стати дієвим засобом у лікуванні захворювань, пов’язаних з АФК. Зокрема, вчені ідентифікували здатність наночастинок окису церію (CeO₂) та окису марганцю (Mn₃O₄) нейтралізувати вільні радикали кисню. Ефективним виявилося з’єднання, отримане в ході вирощування нанокристалів Mn₃O₄ поверх CeO₂. Іони марганцю, що знаходяться на поверхні нанокристалів окису церію, утворюють шар окису марганцю та збільшують кількість місця для АФК. У результаті досліджень виявилося, що нові антиоксидантні нанокристали безпечні та ефективні. Молекулярну динаміку досліджували із використанням радіаційної моделі органоїдів клітин кишечнику людини. Було встановлено, що органоїди, попередньо оброблені нанокристалами CeO₂/Mn₃O₄, експресували більше генів, які були пов’язані із проліферацією та підтримкою кишкових стовбурових клітин, і меншу кількість генів, асоційованих із загибеллю клітин порівняно з контрольною групою. У ході випробувань на гризунах було продемонстровано збільшення виживаності тварин до 67% під впливом нанокристалів CeO₂/Mn₃O₄ у дозі, яка дорівнювала ¹/₃₆₀ дози ін’єкції аміфостину одночасно зі зменшенням впливу оксидативного стресу на внутрішні органи, кровообіг та клітини кісткового мозку без ознак цитотоксичності.

Наразі вчені сподіваються, що кристалічна інженерія охопить медичну галузь і в подальшому клітини будуть захищені від АФК-асоційованих захворювань.

• IBS (2020) A safe and powerful treatment for the body against deadly radiation
  (https://phys.org/news/2020-07-safe-powerful-treatment-body-deadly.html)

Катерина Приходько-Дибська