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.

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.

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.

Схематическая иллюстрация высококаталитических нанокристаллов CeO2 /Mn3O4, предотвращающих острый лучевой синдром. В центре и сверху – разработанный нанокристалл; слева – соединения, их которых он состоит; справа – механизм взаимодействия с АФК; снизу – АФК

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 тесты 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.