Durante la sepsi, le cellule sono sommerse da specie reattive dell'ossigeno generate in una risposta aberrante del sistema immunitario a un'infezione locale. Se questo percorso infiammatorio fatale potesse essere interferito, potrebbero essere sviluppati nuovi schemi di trattamento. Ora, Gli scienziati coreani riferiscono sulla rivista Angewandte Chemie che le nanoparticelle di ceria drogate con zirconia agiscono come efficaci spazzini di questi radicali dell'ossigeno, promuovere un tasso di sopravvivenza notevolmente migliorato negli organismi modello di sepsi.

La sepsi procede come un circolo vizioso di reazioni infiammatorie del sistema immunitario a un'infezione locale. Le conseguenze fatali possono essere la caduta della pressione sanguigna e il collasso della funzione degli organi. Con la crescita della resistenza agli antibiotici, gli scienziati si rivolgono alla via infiammatoria come bersaglio alternativo per nuove strategie di trattamento. Taeghwan Heyon della Seoul National University, Seung-Hoon Lee al Seoul National University Hospital, Corea del Sud, e i collaboratori esplorano le nanoparticelle di ceria per la loro capacità di eliminare le specie reattive dell'ossigeno, che svolgono un ruolo chiave nel processo infiammatorio. Convertendo rapidamente tra due stati di ossidazione, lo ione cerio può spegnere le tipiche specie radicaliche dell'ossigeno come l'anione superossido, l'anione radicale ossidrile, o anche perossido di idrogeno. Ma nella cellula vivente, questo può accadere solo se sono soddisfatte due condizioni.

La prima condizione è la dimensione e la natura delle particelle. Piccolo, Le particelle di due nanometri sono state rivestite da un guscio idrofilo di fosfolipidi collegati a poli(etilene glicole) per renderle solubili in modo che possano entrare nella cellula e rimanervi. Secondo, lo ione cerio responsabile dell'estinzione (Ce(3+)) dovrebbe essere accessibile sulla superficie delle nanoparticelle, e deve essere rigenerato dopo le reazioni. Qui, gli scienziati hanno scoperto che una certa quantità di ioni zirconio nella struttura aiutava, perché "lo Zr( ⁴⁺ ) gli ioni controllano il Ce( ³⁺ )-a-Ce( ⁴⁺ ) rapporto nonché il tasso di conversione tra i due stati di ossidazione, " hanno discusso.

Le nanoparticelle preparate sono state quindi testate per la loro capacità di disintossicare le specie reattive dell'ossigeno, non solo in provetta, ma anche in modelli animali vivi. I risultati sono stati chiari, come hanno affermato gli autori:"Una singola dose di nanoparticelle di ceria-zirconia ha attenuato con successo il circolo vizioso delle risposte infiammatorie in due modelli di sepsi". Le nanoparticelle accumulate negli organi dove si sono verificate gravi risposte immunitarie, e hanno avuto successo nell'eradicazione delle specie reattive dell'ossigeno, come evidenziato con la microscopia a fluorescenza e diverse altre tecniche. E soprattutto, i topi e i ratti trattati avevano un tasso di sopravvivenza molto più alto.

Questo lavoro dimostra che sono possibili altri approcci nel trattamento della sepsi oltre a uccidere i batteri con gli antibiotici. Mirare alle vie del segnale infiammatorio nei macrofagi è un'opzione molto promettente, e gli autori hanno dimostrato che è possibile eliminare efficacemente le specie reattive dell'ossigeno e fermare l'infiammazione con un sistema chimico opportunamente progettato come questo sistema redox di ioni cerio fornito da nanoparticelle.