I punti quantici di grafene estratti dal carbone comune possono essere la base per un efficace antiossidante per le persone che soffrono di lesioni cerebrali traumatiche, ictus o attacchi di cuore.

La loro capacità di estinguere lo stress ossidativo dopo tali lesioni è oggetto di uno studio condotto da scienziati della Rice University, il Texas A&M Health Science Center e la McGovern Medical School presso l'Università del Texas Health Science Center di Houston (UTHealth).

I punti quantici sono materiali semiconduttori abbastanza piccoli da esibire proprietà meccaniche quantistiche che appaiono solo su scala nanometrica.

Il chimico del riso James Tour, Il neurologo A&M Thomas Kent e il biochimico dell'UTHealth Ah-Lim Tsai e i loro team hanno trovato i punti biocompatibili, quando modificato con un comune polimero, sono efficaci imitatori della superossido dismutasi del corpo, uno dei tanti enzimi naturali che tengono sotto controllo lo stress ossidativo.

Ma poiché gli antiossidanti naturali possono essere sopraffatti dalla rapida produzione di specie reattive dell'ossigeno (ROS) che corrono per guarire una lesione, il team lavora da anni per vedere se una rapida iniezione di nanomateriali reattivi può limitare i danni collaterali che questi radicali liberi possono causare alle cellule sane.

Uno studio precedente del trio ha mostrato che i cluster idrofili modificati con glicole polietilenico (PEG) per migliorare la loro solubilità e stabilità biologica sono efficaci nell'estinzione dello stress ossidativo, poiché una singola nanoparticella aveva la capacità di neutralizzare migliaia di molecole di ROS.

"Sostituire le nostre precedenti nanoparticelle con punti quantici derivati ​​dal carbone rende molto più semplice e meno costoso produrre questi materiali potenzialmente terapeutici, " Tour ha detto. "Apre le porte a terapie più facilmente accessibili".

I test su linee cellulari hanno mostrato che un mix di punti quantici di PEG e grafene dal carbone comune è altrettanto efficace nell'arrestare i danni da superossido e perossidi di idrogeno quanto i materiali precedenti, ma i punti stessi sono più simili a dischi dei grappoli a forma di nastro.

I risultati appaiono sulla rivista dell'American Chemical Society Materiali e interfacce applicati ACS .

Il laboratorio Tour ha estratto per la prima volta punti quantici dal carbone nel 2013 e ha riferito sul loro potenziale per l'imaging medico, rilevamento, applicazioni elettroniche e fotovoltaiche. Uno studio successivo ha mostrato come possono essere progettati per specifiche proprietà dei semiconduttori.

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno valutato i punti elettrochimici, attività chimica e biologica. Il laboratorio Rice ha estratto chimicamente punti quantici da carbone bituminoso e antracite poco costoso, li ha modificati con il polimero e ne ha testato le capacità su cellule vive di roditori.

I risultati hanno mostrato che le dosi di punti quantici in varie concentrazioni erano altamente efficaci nel proteggere le cellule dall'ossidazione, anche se le dosi sono state ritardate di 15 minuti dopo che i ricercatori hanno aggiunto dannoso perossido di idrogeno ai piatti di coltura cellulare.

Il disco come, I punti quantici bituminosi da 3-5 nanometri sono più piccoli dei punti antracite da 10-20 nanometri. I ricercatori hanno scoperto che il livello di protezione era dose-dipendente per entrambi i tipi di particelle, ma che i punti più grandi derivati ​​dall'antracite proteggevano più cellule a concentrazioni più basse.

"Anche se entrambi lavorano nelle cellule, in vivo, quelli più piccoli sono più efficaci, "Ha detto Tour. "Quelli più grandi probabilmente hanno anche problemi ad accedere al cervello."