Ученые создали препарат, который защищает от радиации на клеточном уровне

Корейские ученые получили наночастицы диоксида церия с поверхностным слоем смешанного оксида марганца, который обеспечивает повышенную каталитическую активность против реакционноспособных кислородных частиц — одного из косвенных механизмов воздействия радиации на живые организмы. Полученные наночастицы биосовместимы и повысили уровень выживания мышей после высокой дозы радиации до 67 процентов. Статья опубликована в журнале Advanced Materials.

Одно из воздействий радиации на живые организмы — радиолиз воды, в ходе которого образуются реакционноспособные кислородные частицы (например, O2, H2O2 и радикалы OH.). Эти частицы могут окислять органические молекулы, разрушая живые ткани. При резкой дозировке облучения, превышающей шесть грей, большинство случаев заканчивалось смертью пациента в течение трех недель. Существующие противорадиационные препараты, например, амифостин, быстро выводятся из организма и в малой степени способны сдерживать кислородные частицы, из-за чего приходится использовать высокие дозы, оказывающие негативные побочные эффекты. А потому ученые пытаются искать новые нетоксичные препараты длительного действия с высокой антиоксидантной способностью.

В последние годы ученые обратили пристальное внимание на неорганические наноматериалы с антиоксидантными свойствами — оксиды церия, марганца и ванадия. Они уже хорошо себя зарекомендовали в использовании против реакционноспособных кислородных частиц — например, наночастицы Mn3O4 справились с воспалением в мышином ухе. Такая каталитическая способность обусловлена легким переходом между стабильными степенями окисления переходных металлов. Для того, чтобы увеличить каталитическую способность антиоксидантов, ученые вводят дополнительные лиганды или увеличивают механические напряжения на поверхности. Последний подход значительно улучшает каталитические свойства металлических наночастиц с архитектурой ядро-оболочка.

Группа корейских ученых из Национального университета Сеула под руководством Кхюнпё Парка (Kyungpyo Park) и Тэхвана Хёна (Taeghwan Hyeon) получила наночастицы оксида церия с поверхностным слоем смешанного оксида марганца (II, III) и использовала их для защиты тканей мыши от воздействия радиации. Такие частицы сохранили жизнь 67 процентам мышей, облученных радиацией с дозой в 13 грей.

Для получения наночастиц исследователи использовали затравочные кристаллы диоксида церия. Их погрузили в раствор хлорида марганца — на поверхности начиналась реакция окислительного замещения. Церий частично восстанавливался до степени окисления +3, а марганец окислялся до +3, что и приводило к образованию слоя оксида марганца на поверхности нанокристаллов. Чтобы использовать такие частицы в организме, ученые покрыли фосфолипидом полиэтиленгликоля.

Изучив содержание марганца на поверхности наночастиц с помощью атомной-эмиссионной спектроскопии, ученые пришли к выводу, что у поверхности сосредоточены ионы Ce4+ и Mn2+, так как они лучшим образом соотносятся по размеру, а из-за несовпадения по параметру кристаллической решетки в слоях оксида марганца возникают механические напряжения, приводящие к дефектам в кристаллической решетке. Основной тип дефектов в таких структурах — кислородные вакансии, с помощью которых и происходит подавление реакционноспособных кислородных частиц.

Перед проверкой радиозащитных свойств на мышах исследователи провели испытания на человеческих и мышиных кишечных стволовых клетках. В первую очередь в ходе облучения нужно защитить белок LGR5+, который ответственен за восстановление клетки после радиационного воздействия. До облучения в контрольной группе мышиных клеток находилось 14 процентов LGR5-положительных клеток, после воздействия радиации практически все они были уничтожены (0,17 процента), однако при введении в клетки наночастиц CeO2-Mn3O4 9,78 процентов клеток с LGR5 оставались в живых. Облучая человеческие кишечные стволовые клетки, ученые подтвердили, что концентрация реакционноспособных кислородных частиц значительно сокращается при введении наночастиц внутрь клеток. А через 24 часа после облучения в защищенных клетках апоптоз протекал лишь на периферии в отличие от незащищенных клеток.

Чтобы установить взаимосвязь между реакционноспособными кислородными частицами и процессами апоптоза, биологи провели анализ митохондриальной РНК через 12 часов после облучения. В защищенных наночастицами клетках изменений в экспрессии генов оказалось гораздо меньше. В первую очередь увеличилась экспрессия генов, отвечающих за клеточный стресс, разрушение ДНК и апоптоз, а уменьшилась экспрессия генов, отвечающих за митоз и сигнальный путь Wnt. В каждом случае наночастицы в клетках снижали количество генов с измененной экспрессией.

Для проверки биосовместимости наночастиц ученые вводили их в ткани кишечника, почек, селезенки, печени, сердца, легких и мочевого пузыря — никаких гистологических отклонений не обнаружилось. А также после введения большой дозы наночастиц (50 миллиграмм на килограмм веса) потери массы обнаружено не было в течение 30 дней. Таким образом ученые доказали отсутствие систематической токсичности наночастиц.

После испытаний токсичности и радиационной защиты клеток исследователи опробовали наночастицы на живых мышах. Одной группе они вводили внутрибрюшно наночастицы с концентрацией 0,55 миллиграмм на килограмм веса, другой группе вводили только наночастицы оксида церия, а третьей только наночастицы оксида марганца. Чтобы сравнить свой препарат с используемым амифостином, ученые добавили еще две группы мышей, которым давали высокую и низкую дозу амифостина (Стоит заметить, что шесть мышей с высокой дозой амифостина погибли еще до облучения от побочных эффектов амифостина). Шестая же группа была контрольной — им ничего не вводили.

После предобработки мышей подвергали радиационному облучению с полученной дозой в 13 грей. После обучения все незащищенные мыши умерли в течение 13 дней, у мышей, защищенных отдельными наночастицами церия или марганца, уровень выживания составил 20-30 процентов, у мышей с низкой дозой амифостина — 10 процентов, с высокой — две из четырех мышей остались в живых. При этом из мышей, обработанных смешанными наночастицами, в живых осталось шесть из девяти. Более того, после 150 дней состояние их тканей не отличалось от контрольной группы мышей, которых не облучали. Таким образом ученые доказали, что антиоксидантные наночастицы благодаря повышенной каталитической способности задерживать реакционноспособные кислородные частицы защищают от пагубного воздействия радиации.

Радиация — одна из проблем покорения космоса. Но у природы и на это нашлось решение: так в прошлом году исследователи обнаружили, что плесень выживает даже с дозой в 500 грей, что выше смертельной дозы для человека в сто раз. При этом в прошлом году у человека нашли те же белки, что ответственны за радиационную защиту тихоходок, позволяющие ей выдерживать до тысячи смертельных доз человека. О том, что будет с Вами при облучении различными дозами, можете прочитать в нашем материале — «Шаги полураспада».

Артем Моськин

Источник: https://nplus1.ru

В данной статье мы постарались собрать все основные и актуальные новости из СМИ о данном событии.

Наномедицина: как действуют лекарства от радиации

Опасность радиации — в высокой проникающей способности очень маленьких частиц больших энергий в живые ткани, поэтому ученые борются с ее последствиями «нанооружием».

Не только редкие крупные аварии на атомных станциях и последствия испытаний ядерных материалов могут быть источниками радиации, губительной для всего живого. Радиоактивные облака, космическое излучение, проникающее на Землю через озоновые дыры в защищающей от него атмосфере, радиация в космосе при дальних межзвездных полетах, наконец, лучевая терапия раковых больных — все это потенциальная угроза здоровью.

Чем конкретно вредит радиация? Степень разрушения живых тканей зависит от энергии и вида излучения. Выделить стоит два негативных сценария. Прямому воздействию радиации может подвергаться ДНК. В этом случае происходят мутации, которые могут исковеркать жизнь и облученному человеку, и его потомству.

Другой сценарий — разрушение молекул воды в живых организмах, приводящее к образованию свободных радикалов, называемых активными формами кислорода (АФК). Радикалы повреждают клетки и ткани, вызывая сепсис, рак, сердечно-сосудистые заболевания и болезнь Паркинсона.

Второй сценарий наиболее опасен: пока частицы радиации «доберутся» до ДНК, то потеряют энергию в тканях тела, попутно их разрушая. К счастью, этот процесс можно в какой-то мере контролировать антиоксидантными наноматериалами. Наночастицы оксида церия (CeO2) и оксида марганца (Mn3O4) помогают связывать и выводить АФК из тела. Минус лекарства — в больших дозах, необходимых для заметного эффекта.

Ученые постоянно совершенствуют противорадиационные средства. Так, исследователи из Института фундаментальных наук в Южной Корее поиграли с наночастицами упомянутых оксидов и обнаружили, что если их «сложить друг на друга», требуемая доза лекарства снижается во много раз. Из-за связи с оксидом марганца на поверхности оксида церия появляется дополнительная вакансия, которую спешит занять чересчур активный кислород, порожденный буйством радиации в организме.

Лекарства из наночастиц тестируют на человеческих органоидах — маленьких копиях органов, выращенных из стволовых клеток, и лабораторных животных. Корейская таблетка от облучения, например, тестировалась на модельном «кишечнике» и показала хорошие результаты. Органоиды, предварительно обработанные нанокристаллами оксидов марганца и церия, экспрессировали больше генов, связанных с поддержанием стволовых клеток кишечника, и меньшее количество генов, ответственных за их гибель.

Опыты на мышах показали, что достаточно небольшой дозы, чтобы после 30 дней воздействия радиации выжило 67% животных. В телах мышей, получивших нанолекарство, шло меньше окислительных процессов и было замечено меньше нарушений в кровеносной системе и клетках костного мозга. Доза корейского средства была в 360 раз ниже стандартной «порции» амифостина, которым «кормят» пациентов при лучевой терапии.

На данный момент лекарство из нанокристаллов оксидов церия и марганца еще не готово для использования человеком. Однако само его появление на научной арене говорит о том, что исследователи далеко продвинулись в понимании влияния радиации на живые организмы и в скором времени усилят эффективность существующих лекарств.

Источник: https://www.popmech.ru

В Южной Кореи ученые разработали препарат, защищающий от радиации на клеточном уровне

Помимо специальных костюмов, в мировой практике вскоре появятся препараты, защищающие от радиации. В Южной Кореи разработали медикамент, который предотвращает повреждение тканей на клеточном уровне.

Сотрудники южнокорейского Института фундаментальных наук обнародовали результаты исследований, в ходе которых была доказана эффективность препарата против радиации. Тесты на на выращенных в лаборатории человеческих органах и мышах привели к повышенной устойчивости ДНК перед ионизирующим излучением. При этом действующее вещество уменьшает количество активных форм кислорода, которые в ином случае — приводят к клеточной смерти.

В разработке медикамента использовались антиоксидантные наноматериалы: оксид церия и оксид марганца. Их комбинация является довольно оптимальной, поскольку слой Mn3O4 лучше сохраняет форму, а CeO2 лучше связывает АФК. Авторы проекта говорят, что нанокристаллическая терапия отличается повышенной безопасностью даже после 30 дней обработки. Метод также позволил выжить 67% лабораторных мышей, у которых был зафиксирован минимальный уровень оксидативного стресса.

Источник: https://dni24.com

Разработан препарат, на клеточном уровне защищающий от радиации

В Южной Кореи разработали медикамент, предотвращающий повреждение тканей на клеточном уровне.

Ученые обнародовали результаты исследований, в ходе которых удалось доказать эффективность препарата против радиации. Тесты на человеческих органах и мышах, выращенных в лаборатории, привели к повышенной устойчивости ДНК перед ионизирующим излучением. Действующее вещество при этом уменьшает количество активных форм кислорода, в ином случае приводящие к клеточной смерти.

В разработке медикамента использовались антиоксидантные наноматериалы: оксид марганца и оксид церия. Их комбинация довольно оптимальная, потому как слой Mn3O4 лучше сохраняет форму, а CeO2 лучше связывает АФК. Авторы разработки говорят, что нанокристаллическая терапия даже после 30 дней обработки отличается повышенной безопасностью.

Источник: https://goroday.ru

Нанокристаллы защитят человека от радиации на клеточном уровне

Copyright © 1999-2020, технология и дизайн принадлежат ООО «Правда.Ру».

Материалы сайта предназначены для лиц старше 18 лет (18+).

Использование материалов сайта (распространение, воспроизведение, передача, перевод, переработка и др.) допускается только с письменного разрешения редакции. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с точкой зрения редакции.

Сетевое издание "Правда.Ру" эл № ФС77-72263 от 01 февраля 2018 года, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций. Учредитель: ООО «ТехноМедиа».
Главный редактор: Новикова Инна Семеновна.
Электронный адрес: [email protected]
Телефон: +7 (499) 641-41-69

Экстремистские и террористические организации, запрещенные в РФ: «Правый сектор», «Украинская повстанческая армия», «ИГИЛ» (ИГ, Исламское государство), «Аль-Каида», «УНА-УНСО», «Меджлис крымско-татарского народа», «Свидетели Иеговы»… Полный перечень организаций, находящихся под судебным запретом в России, находится на сайте Минюста РФ

Источник: https://www.pravda.ru

Разработан препарат, защищающий от радиации на клеточном уровне

Стало известно, что в Южной Кореи разработали медикамент, который предотвращает повреждение тканей на клеточном уровне.

Как сообщает ToDay News Ufa, ученые опубликовали результаты своих исследований, благодаря которым они смогли доказать эффективность препарата против радиации. Эксперименты на человеческих органах и мышах, которые были выращены в лаборатории, привели к тому, что у ДНК повысилась устойчивость к ионизирующему излучению. При всем этом действующее вещество уменьшает количество активных форм кислорода, что при другом случае приводит к клеточной смерти.

Также сообщается, что при разработке медикамента специалисты использовали антиоксидантные наноматериалы: оксид марганца, а также оксид церия. Их сумма довольно оптимальная, потому что слой Mn3O4 намного лучше сохраняет форму, а CeO2 гораздо эффективнее связывает АФК. Специалисты, которые работали над исследованием, утверждают, что нанокристаллическая терапия даже после тридцати дней обработки довольно безопасна.

Ранее мы сообщали о том, каким образом коронавирус наносит удар по мозгу.

Источник: https://tdnu.ru

Ученые создали препарат, который защищает от радиации на клеточном уровне

Радиационное воздействие остается пагубным для людей, несмотря на то, что радиация широко применяется в медицине. Новая разработка южнокорейских ученых снижает эффект от облучения и предотвращает повреждения тканей.

Радиация серьезно влияет на здоровье человека / © John Jones

Исследователи из Центра исследований наночастиц в рамках Института фундаментальных наук (IBS, Южная Корея) в сотрудничестве со своими коллегами из Сеульского национального университета, Школы стоматологии и стоматологического Научно-исследовательского института разработали нанокристалл, который борется с опасными дозами радиации. В небольших дозах они оказывают на организм мощное антиоксидантное воздействие и предотвращают побочные эффекты от облучения. Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Materials.

Радиация может нанести вред организму несколькими способами: воздействовать на ДНК и вызывать мутации или приводить к образованию активных форм кислорода (АФК) и, как следствие, к оксидативному стрессу и гибели клеток. «Избыточные активные формы кислорода (АФК) возникают при ряде серьезных заболеваний, включая сепсис, рак, сердечно-сосудистые заболевания и болезнь Паркинсона, и это лишь некоторые из них», — говорит Хен Тэгван, директор Центра исследований наночастиц IBS и профессор Сеульского национального университета.

Средствами против заболеваний, связанных с АФК, могут стать наноматериалы с антиоксидантными свойствами. Ученые обратили внимание на наночастицы оксида церия (CeO2) и оксида марганца (Mn3O4), которые способны удалять свободные радикалы кислорода. Однако их крайне трудно получить, а эффективны соединения только в больших дозах. Группа решила вырастить нанокристаллы Mn3O4 поверх CeO2 — и полученное соединение оказалось эффективным. Ионы марганца, находящиеся на поверхности нанокристаллов оксида церия, образуют натянутый слой оксида марганца и увеличивают количество пробелов для АФК. Это позволяет соединению активнее вступать в реакцию с ними.

«Мощный антиоксидант, который работает даже в малых дозах, поможет обеспечить устойчивое применение радиации в медицинских, промышленных и военных условиях для большего числа людей. Это новый CeO2 /Mn3O4 в пять раз сильнее CeO2 или Mn3O4, которые делают всю работу в одиночку», — отмечает профессор Хен Тэгван.

Ученые провели несколько тестов, чтобы убедиться, что их разработка эффективна и безопасна. Они протестировали, как она будет взаимодействовать с зараженными органоидами кишечника. «Предварительно обработанные нанокристаллами органоиды выделяли больше генов, связанных с пролиферацией (разрастанием ткани путем деления клеток) и поддержанием стволовых клеток, и меньше генов клеточной смерти по сравнению с группой без предварительной обработки», — объясняет Санг-у Ли, соавтор исследования.

Далее группа провела тексты на мышах. Облученным животным ввели малую дозу препарата, примерно в 360 раз меньше, чем «Амифостина» (распространенного радиопротектора). Нанокристаллы повысили выживаемость грызунов до 67% и снизили воздействие оксидативного стресса на внутренние органы и нейроны.

Пока новую схему лечения не планируют испытывать на людях, но ученые надеются, что результаты проведенных опытов смогут продвинуть исследование. «Эти нанокристаллы CeO2 / Mn3O4 доказывают свое мощное антиоксидантное действие для эффективной защиты всего нашего организма даже в малых дозах», — добавил Пак Кын Хе, профессор кафедры стоматологии Сеульского национального университета.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Источник: https://naked-science.ru

Смотрите видео: Как БОРОЛИСЬ с БЕЛОЙ ЧУМОЙ в 20 веке? Эпидемия туберкулеза

Оцените статью
Добавить комментарий