Stabile, microcapsule biocompatibili dal laboratorio di Eugenia Kharlampieva, dottorato di ricerca, hanno acquisito un nuovo potere:la capacità di eliminare le specie reattive dell'ossigeno.

Ciò può aiutare la sopravvivenza delle microcapsule nel corpo poiché le minuscole capsule polimeriche trasportano un farmaco o altre biomolecole, dice Kharlampieva, professore associato di chimica presso l'Università dell'Alabama al Birmingham College of Arts and Sciences. Le microcapsule possono anche trovare impiego nella terapia antiossidante o in applicazioni industriali dove è necessaria l'eliminazione dei radicali liberi.

Le specie reattive dell'ossigeno svolgono un ruolo simile a quello di Giano nel corpo:possono essere un'arma contro gli agenti patogeni quando prodotte dal sistema immunitario; ma l'eccessiva produzione di specie reattive dell'ossigeno durante lo stress biologico può danneggiare le cellule umane in malattie come il diabete, aterosclerosi, Il morbo di Alzheimer, malattie renali e cancro.

Gli attuali antiossidanti naturali e sintetici mancano di biocompatibilità e biodisponibilità, e sono chimicamente instabili. Ciò significa che hanno una capacità limitata di eliminare le specie reattive dell'ossigeno. Le nuove microcapsule non mostrano queste limitazioni, e possono fornire un modo per modulare localmente lo stress ossidativo.

Kharlampieva e colleghi descrivono la costruzione e le proprietà di queste nuove microcapsule nell'articolo "Capsule multistrato di manganoporfirina-polifenolo come spazzini di radicali e ROS, " pubblicato in Chimica dei materiali , una pubblicazione dell'American Chemical Society. Il dottorando Aaron Alford e la ricercatrice Veronika Kozlovskaya, dottorato di ricerca, sono co-primi autori, e Hubert Tse, dottorato di ricerca, professore associato di microbiologia presso la UAB School of Medicine, è co-autore corrispondente con Kharlampieva.

I ricercatori UAB hanno precedenti esperienze nella realizzazione e sperimentazione di microcapsule biocompatibili con strati alternati di acido tannico e poli(N-vinilpirrolidone), o TA/PVPON. Gli strati si formano attorno a un nucleo sacrificale, come la silice solida, che si dissolve dopo che gli strati sono stati completati.

L'acido tannico è un antiossidante naturale, e le microcapsule TA/PVPON hanno una certa capacità di scavenging delle specie reattive dell'ossigeno. Però, perdono tale capacità e iniziano a degradarsi con l'esposizione prolungata ai radicali dell'ossigeno.

Così, il team di Kharlampieva ha esplorato l'aggiunta di una metalloporfirina allo strato PVPON delle microcapsule TA/PVPON.

Nello specifico, hanno ideato una sintesi per legare covalentemente una manganoporfirina al PVPON. L'aggiunta di questo catalizzatore pendente ha creato una capsula MnP-PVPON/TA con le seguenti caratteristiche:1) le microcapsule rimuovono sinergicamente le specie reattive dell'ossigeno, tra cui superossido e perossido di idrogeno, a velocità notevolmente aumentate rispetto alle microcapsule TA/PVPON non modificate; 2) la microcapsula non si degrada con una lunga esposizione a specie reattive dell'ossigeno; e 3) le microcapsule non sono tossiche per gli splenociti di topo.

Per di più, la manganoporfirina era contenuta stabilmente all'interno della microcapsula senza rilascio, ei ricercatori hanno dimostrato che sia la manganoporfirina che l'acido tannico erano necessari per l'eliminazione sinergica delle specie reattive dell'ossigeno.

La presenza della manganoporfirina non ha interferito con la costruzione a strati alternati delle microcapsule, e le capsule MnP-PVPON/TA avevano una maggiore bagnabilità rispetto alla capsula PVPON/TA, che può aiutare il mantenimento delle microcapsule nel sangue. Le microcapsule avevano cinque o cinque doppi strati e mezzo posti intorno a una particella di silice di 4 micrometri.

Sono in corso esperimenti biologici con le capsule MnP-PVPON/TA.