Verwendung von Kohle als starkes Antioxidans
Forscher haben möglicherweise einen Weg gefunden, um zu verhindern, dass bestimmte Erkrankungen das natürliche Antioxidanssystem des Körpers überwältigen.
Traumatische Ereignisse wie Hirnverletzungen, Schlaganfälle und Herzinfarkte betreffen jedes Jahr Millionen von Menschen und können tödlich sein. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) listet Schlaganfall als zweitgrößten Mörder der Welt auf.
Alle diese Zustände beinhalten oxidativen Stress, der ein körperliches Ungleichgewicht zwischen dem Gehalt an freien Radikalen und Antioxidantien darstellt.
Bei traumatischen Hirnverletzungen nimmt die Anzahl der freien Radikale zu, was zu Gewebeschäden und möglicherweise zu Organfunktionsstörungen führt. Dieses Ungleichgewicht kann auch zu dauerhaften Auswirkungen von Herzinfarkt und Schlaganfall führen.
Eine Antioxidans-Therapie ist eine Möglichkeit, oxidativen Stress zu bekämpfen. Forscher untersuchen immer noch seine Wirksamkeit, aber viele halten es für eine vielversprechende Behandlung. Natürliche Antioxidantien wie das Enzym Superoxiddismutase neigen jedoch dazu, von freien Radikalen, sogenannten reaktiven Sauerstoffspezies (ROS), überrannt zu werden.
Die Suche nach einem künstlichen Antioxidans könnte dazu beitragen, dass die natürlichen Antioxidantien des Körpers ROS überwältigen - eine neue Studie berichtet über eine überraschende Quelle.
Kohlepotential
Die Antwort lautet Kohle, so Wissenschaftler der Rice University in Houston, TX, des Texas A & M Health Science Center und der McGovern Medical School des Health Science Center der University of Texas.
Dieses Antioxidans stammt von Graphen-Quantenpunkten (GQDs), die die Wissenschaftler 2013 erstmals aus Steinkohle gewonnen haben. Diese Quantenpunkte sind winzige Halbleiterteilchen, die Wissenschaftler auf bestimmte Weise manipulieren können. Die neueste Entwicklung zeigt, dass diese Punkte dazu beitragen können, oxidativen Stress in Schach zu halten.
Die Chemiker hatten zuvor herausgefunden, dass die Zugabe von Polyethylenglykol (PEG) zu hydrophilen Clustern oxidativen Stress reduzieren kann. Ein Nanopartikel löschte Tausende von ROS-Molekülen aus.
Kohle könnte jedoch eine viel billigere und bequemere Lösung darstellen. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass das Hinzufügen von PEG zu von Kohle abgeleiteten Quantenpunkten gleichermaßen effektiv war. Das Team veröffentlichte kürzlich seine Ergebnisse in der ACS Applied Material & Interfaces Tagebuch.
Zukünftige Vorteile
Die Wissenschaftler testeten die Kohlepunkte an lebenden Zellen von Nagetieren. Sie zeigten, dass eine Reihe unterschiedlicher Konzentrationen die ROS-Aktivität zu verringern schien.
Sie sahen einen positiven Effekt, selbst wenn sie die Quantenpunkte 15 Minuten nach Zugabe von Wasserstoffperoxid zu den Proben verabreichten. Wasserstoffperoxid ist eine Chemikalie, die oxidativen Stress induziert.
Die Forscher extrahierten Quantenpunkte sowohl aus bituminöser als auch aus anthrazitfarbener Kohle. Die ersteren sind kleiner, und das Team stellte fest, dass sie als Antioxidans weniger wirksam sind. Anthrazitpunkte hingegen könnten bereits bei niedrigeren Konzentrationen mehr Zellen erhalten.
Aber in einem lebenden Organismus "sind die kleineren effektiver", bemerkt der Chemiker James Tour von der Rice University. "Die größeren haben wahrscheinlich auch Probleme, auf das Gehirn zuzugreifen."
Obwohl Wissenschaftler mehr über die Antioxidans-Therapie forschen müssen, glaubt Tour, dass seine neue Arbeit in Zukunft von großem Nutzen sein wird.
„Das Ersetzen unserer früheren Nanopartikel durch aus Kohle gewonnene Quantenpunkte macht die Herstellung dieser potenziell therapeutischen Materialien viel einfacher und kostengünstiger“, sagt er. "Es öffnet die Tür zu leichter zugänglichen Therapien."
„Die Arbeit an diesem Projekt hat mir die Augen geöffnet. Es war faszinierend, diese Nanopartikel in vivo zu synthetisieren, zu charakterisieren und anschließend zu testen und zu sehen, wie sie funktionieren. “
Co-Hauptautorin Kimberly Mendoza
