Nonostante l'ampia applicazione delle radiazioni nella diagnostica e nei trattamenti, non c'è ancora materiale magico per proteggere le persone dall'esposizione alle radiazioni. Sebbene l'amifostina sia sviluppata come radioprotettore, la FDA ha approvato la sua domanda solo per la protezione delle ghiandole salivari. Inoltre richiede iniezioni ripetitive per essere efficace e può comportare gravi minacce per la salute di tossicità sistemica e complicazioni quando applicato a coloro che sono sottoposti a condizioni di irradiazione corporea totale.

Ricercatori del Centro per la ricerca sulle nanoparticelle, all'interno dell'Istituto per le Scienze di Base (IBS, Corea del Sud) in collaborazione con i loro colleghi della Seoul National University, Scuola di Odontoiatria e Istituto di Ricerca Odontoiatrica, hanno segnalato un nanocristallo altamente efficace e sicuro per combattere dosi pericolose di radiazioni. Facendo crescere l'ossido di manganese (Mn ₃ oh ₄ ) nanocristalli su ossido di cerio (CeO ₂ ) nanocristalli, il team di ricerca ha potenziato l'attività catalitica del CeO ₂ /Mn ₃ oh ₄ nanocristalli nella loro capacità di allontanare gli effetti collaterali delle radiazioni mortali.

"Eccessive specie reattive dell'ossigeno (ROS) si trovano in una serie di importanti malattie tra cui la sepsi, cancro, malattia cardiovascolare, e il morbo di Parkinson, solo per citarne alcuni, "dice Hyeon Taeghwan, direttore dell'IBS Center for Nanoparticle Research (Seoul National University Distinguished Professor). "Un potente antiossidante che può funzionare solo a basse dosi può garantire applicazioni sostenibili delle radiazioni in campo medico, ambienti industriali e militari e altro ancora. Questi nuovi CeO ₂ /Mn ₃ oh ₄ i nanocristalli eterostrutturati sono cinque volte più forti di quando CeO ₂ o Mn ₃ oh ₄ fa il lavoro da solo, " fa notare il regista Hyeon.

Quando il nostro corpo è esposto ad alti livelli di radiazioni, una massiccia quantità di ROS viene generata in millisecondi a causa della decomposizione delle molecole d'acqua. Questi ROS danneggiano gravemente le cellule, portando infine alla loro morte. Il team di ricerca ha guardato a CeO ₂ e Mn ₃ oh ₄ nanoparticelle per le loro eccezionali capacità di eliminazione dei ROS. La sfida era come applicare questi nanomateriali antiossidanti in modo sicuro ed economico. Sebbene efficace, Amministratore delegato ₂ e Mn ₃ oh ₄ le nanoparticelle possono rimuovere i ROS solo in dosi elevate. Sono anche materiali rari e difficili da ottenere.

I ricercatori hanno attinto all'approccio solitamente adottato nel campo della catalisi:l'impilamento di nanoparticelle con diversi parametri reticolari provoca una deformazione superficiale e aumenta le vacanze di ossigeno sulla superficie del nanocristallo. "L'effetto sinergico del ceppo generato su Mn ₃ oh ₄ e la maggiore disponibilità di ossigeno sul CeO ₂ superficie ha migliorato l'affinità di legame superficiale dei ROS, potenziando l'attività catalitica dei nanocristalli, "Han Sang Ihn, il primo autore dello studio, spiega.

"Ingegneria della deformazione dei nanocristalli, studiati principalmente nel campo dei catalizzatori, è stato ora esteso al campo medico per proteggere le cellule dalle malattie legate ai ROS, "dice Cho Min Gee, il co-primo autore dello studio.

Il gruppo di ricerca ha verificato la sicurezza, così come l'efficacia di questi nuovi nanocristalli antiossidanti. La dinamica molecolare viene analizzata utilizzando un modello di radiazione acuta di organoidi intestinali umani. "Organoidi pretrattati con il CeO ₂ /Mn ₃ oh ₄ i nanocristalli esprimono più geni correlati alla proliferazione e al mantenimento delle cellule staminali intestinali e meno geni di morte cellulare, rispetto al gruppo senza pretrattamento, " spiega Sang-woo Lee, il primo coautore dello studio. In uno studio sui topi, l'amministratore delegato ₂ /Mn ₃ oh ₄ i nanocristalli hanno aumentato significativamente il tasso di sopravvivenza degli animali al 67% con solo una dose molto piccola (1/360 della dose di iniezione di amifostina) e hanno ridotto lo stress ossidativo agli organi interni, circolazione, e cellule del midollo osseo, senza segni significativi di tossicità

"Per garantire un'applicazione sicura e ampia di un radioprotettore in clinica, la chiave è mantenere un'elevata efficacia catalitica a basse dosi. Questi CeO ₂ /Mn ₃ oh ₄ i nanocristalli dimostrano i loro potenti effetti antiossidanti per proteggere efficacemente tutto il nostro corpo solo in piccole dosi, "dice Park Kyungpyo, professore presso il Dipartimento di Odontoiatria, Università Nazionale di Seul.