Immagine: gli enzimi artificiali fatti di carbone trattato, visti in questa immagine al microscopio a forza atomica, potrebbero avere il potere di ridurre i livelli dannosi di superossido. Illustrazione del Tour Group.
Gli enzimi artificiali a base di carbone trattato potrebbero avere il potere di ridurre i livelli dannosi di superossido, ioni di ossigeno radicale che sono tossici ad alte concentrazioni.
I nanozimi sviluppati da un team del Texas Medical Center sono antiossidanti altamente efficaci che scompongono le specie nocive di ossigeno reattivo (ROS) prodotte in abbondanza in risposta a un infortunio o ictus.
I ricercatori hanno suggerito che i materiali, descritti nella rivista American Chemical Society ACS Applied Nano Materials, potrebbero anche aiutare il trattamento dei pazienti COVID-19.
Il carbone biocompatibile e altamente solubile è una superossido dismutasi, sintetizzato e testato da scienziati della Rice University, della McGovern Medical School della University of Texas Health Science Center e del Texas A&M Health Science Center.
Le superossido dismutasi, o SOD, smantellano i ROS in ossigeno molecolare ordinario e acqua ossigenata. Nel progetto guidato dal chimico James Tour di Rice, i materiali precedenti sono stati testati con successo per la loro capacità di attivare il processo, tra cui punti quantici di grafene estratti da carbone e polietilenglicole-ammassi idrofili di carbonio realizzati con nanotubi di carbonio.
I ricercatori hanno ora scoperto che le nanoparticelle di carbone ossidato non sono solo efficaci antiossidanti, ma possono anche essere prodotte da una fonte di carbone attivo che è economica, certificata con buone pratiche di fabbricazione (GMP) e già utilizzata nell’uomo per trattare l’avvelenamento acuto.
Immagine: gli enzimi artificiali fatti di nanoparticelle di carbone fortemente ossidati con acido nitrico fumante (HNO3) possono estinguere gli ioni di ossigeno radicale tossico che compaiono ad alte concentrazioni negli organismi dopo una lesione. Illustrazione Tour Group.
“Il fatto che questi nanozimi siano ricavati da una fonte GMP apre le porte ai produttori di farmaci”, ha affermato Tour, che ha guidato il progetto con il neurologo A&M Thomas Kent e il biochimico UTHealth Ah-Lim Tsai. “Sebbene il carbone sia stato dimostrato efficace, il problema è che può avere una varietà di elementi metallici tossici e impurità che non sono coerenti tra i campioni. E i cluster realizzati con nanotubi di carbonio sono molto costosi”.
I nanozimi disciformi sono preparati con carbone in polvere di grado medico ossidato mediante trattamento con acido nitrico altamente concentrato. I nanozimi pullulano di gruppi funzionali contenenti ossigeno che distruggono i superossido in soluzione.
Il Tour Group ha notato che i nanozimi sono in grado di passare attraverso le membrane dei mitocondri delle cellule per estinguere una delle principali fonti di radicali liberi senza uccidere le cellule stesse. “Abbiamo pubblicato un articolo su questo recentemente”, ha detto il ricercatore. “Questa capacità dei nanozimi sembra essere molto importante per il motivo per cui funzionano così bene nel trauma cranico e ictus”.
I ricercatori fanno notare che può valere la pena studiare l’applicazione dei loro nanozimi anche per il trattamento delle tempeste di citochine – eccessiva risposta del sistema immunitario alle infezioni – sospettate di contribuire al danno tissutale e d’organo nei pazienti COVID-19.
“Mentre si ipotizza che queste particelle saranno utili in COVID-19, se la somministrazione è corretta e in tempo, potrebbero ridurre i radicali dannosi che accompagnano la tempesta di citochine e potrebbero essere ulteriormente modificati chimicamente per ridurre altre caratteristiche che causano lesioni da questa malattia”, dice Kent.
Fonte: Rice University
