新しいナノザイムは放射線による損傷から骨を保護します

セントラルフロリダ大学の材料科学エンジニアである Melanie Coathup と Sudipta Seal は、酸化セリウムのナノ粒子を設計しました。 人工酵素 -; 放射線による損傷から骨を保護します。 ナノ粒子は、骨再生を改善し、血液細胞の損失を減らし、癌細胞を殺すのを助ける能力も示しています.

英国のオークランド大学、ノースカロライナ A&T 大学、シェフィールド大学、ハッダーズフィールド大学との共同研究である彼らの研究は、 生物活性材料.

すべてのがん患者の約 50% が放射線療法を受けています。 荷電粒子を使用してがん細胞を殺す治療法。 患者の約 40% がこの治療法で治癒します。 しかし、骨の損傷は副作用であり、放射線を受ける患者の約 75% に影響を与えます。

「カルシウム含有量が高いため、骨は他の組織よりも 30 ～ 40% 多くの放射線を吸収するため、一般的な損傷部位です」と、UCF の Biionix ファカルティ クラスターのディレクターである Coathup 氏は述べています。 「放射線は骨をもろくし、骨折しやすくします。放射線による損傷のために、多くの人は骨折を修復できません。一部の人では、合併症を解決するために切断を余儀なくされます。」

放射線治療ビームは腫瘍に直接向けられますが、周囲の健康な組織も損傷を受け、患者に多くの追加の健康問題を引き起こす可能性があります。

現時点では、健康な組織を放射線による損傷から保護するための実際の薬や治療法はありません。 これは、放射線治療を受けるがん患者だけでなく、宇宙飛行士や将来の深宇宙探査にも問題をもたらします。」

Melanie Coathup、セントラル フロリダ大学

放射線に対する体の自然な防御は、抗酸化物質と呼ばれる酵素のグループです。 しかし、この防御システムは放射線によって簡単に圧倒され、単独では体を損傷から保護することはできません. 一流のナノテクノロジー学者であるシールは、酸化セリウムナノ粒子を設計しました -; またはナノセリア -; これらの抗酸化物質の活性を模倣し、細胞を DNA 損傷から保護する強力な防御メカニズムを持っています。

「ナノセリアは、放射線治療の副産物である有害な活性酸素種を破壊する役割を担う、特別に設計された再生格子構造で機能します」とシールは言います。

Coathup は、ポスドク研究員の Fei Wei と協力して、放射線療法を受けている生きたモデルでナノザイムをテストしました。

「私たちの研究では、がん患者に与えられたのと同じレベルの放射線にラットをさらすと、骨が弱く損傷を受けることがわかりました」と Coathup は言う。 「しかし、動物をナノザイムで処理したところ、3 日間にわたる 3 回の放射線照射の前と照射中に、骨が損傷を受けておらず、健康な骨と同様の強度を持っていることがわかりました。」

この研究はまた、ナノザイム治療が、おそらく酸性度の上昇により癌細胞を殺すのを助け、癌患者に通常起こる白血球と赤血球の損失から保護することを示した. 白血球と赤血球の数が少ないということは、患者が日和見感染症にかかりやすく、がんと戦う能力が低下し、疲労がたまっていることを意味します。 もう 1 つの興味深い発見は、ナノ粒子が、より多くの抗酸化物質を生成する健康な細胞の能力を高め、炎症を軽減し (これも骨量減少につながります)、骨形成を促進したことです。

今後の研究では、ナノザイムの適切な用量と投与を決定し、ナノザイムが癌細胞を殺すのにどのように役立つかをさらに調査する予定です。 女性は男性よりも骨の損傷を受けやすいため、研究者は乳がんに関連する研究にも焦点を当てる予定です。

「がん患者は、すでに 1 つの病気と闘っています」と Coathup 氏は言います。 「彼らは骨折や組織の損傷を心配する必要はありません。したがって、この突破口が生存者が通常の健康的な生活に戻るのに役立つことを願っています。」

Coathup は医学細胞生物学の学部課程を修了し、博士号を取得しました。 英国のユニバーシティ カレッジ ロンドンで整形外科インプラントの固定を専攻。 高度な医療用インプラント、組織再生、プロテーゼ、およびその他の将来のハイテク製品のための革新的な材料、プロセス、およびインターフェースの開発に取り組んでいる学際的な研究者チームです。

Seal は 1997 年に UCF の材料科学工学科に加わりました。彼は医科大学に任命されており、UCF の人工装具クラスター Biionix のメンバーです。 彼は、UCF の NanoScience Technology Center および Advanced Materials Processing Analysis Center の元所長です。 ウィスコンシン大学で生化学を副専攻として材料工学の博士号を取得し、カリフォルニア大学バークレー校のローレンス バークレー国立研究所で博士研究員を務めました。