science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Nanodeeltjes voor gezond weefsel

Fasecontrast optische microscopiebeelden van Nano Antioxidants-monsters na bij normale zwaartekracht en gewichtloosheid. Krediet:Europees Ruimteagentschap

"Eet je vitamines" kan in de toekomst worden vervangen door "je keramische nanodeeltjes innemen" omdat ruimteonderzoek meer gewicht geeft aan het idee dat nanoscopische deeltjes cellen kunnen helpen beschermen tegen veelvoorkomende oorzaken van schade.

Oxidatieve stress treedt op in ons lichaam wanneer cellen de natuurlijke balans van elektronen in de moleculen waaruit we zijn gemaakt, verliezen. Dit is een veel voorkomende en constante gebeurtenis die deel uitmaakt van ons metabolisme, maar ook een rol speelt bij het verouderingsproces en verschillende pathologische aandoeningen, zoals hartfalen, spieratrofie en de ziekte van Parkinson.

Het beste advies om je lichaam in balans te houden en oxidatieve stress te vermijden, is nog steeds om gezond te eten en voldoende vitamines te eten, maar nanodeeltjes laten veelbelovende resultaten zien bij het in vorm houden van cellen.

Wanneer in de ruimte, Het is aangetoond dat astronauten meer oxidatieve stress hebben door de extra straling die ze ontvangen en als bijproduct van het zweven in gewichtloosheid, dus wilden onderzoekers in Italië graag zien of nanodeeltjes hetzelfde beschermende effect zouden hebben op cellen in het internationale ruimtestation als op aarde.

Ze maakten spiercellen klaar die naar het internationale ruimtestation vlogen en werden gekweekt in ESA's Kubik-incubator voordat ze werden ingevroren voor opslag.

"Een jaar geleden stortten onze bevroren monsters neer in de Stille Oceaan op het Dragon-ruimtevaartuig, en na vergelijking van de monsters zagen we een duidelijk effect in de cellen die waren behandeld met keramische nanodeeltjes, " zegt Gianni Ciofani van het Istituto Italiano di Tecnologia in Italië. "Het effect dat we hebben waargenomen lijkt te impliceren dat nanodeeltjes beter en langer werken dan traditionele antioxidanten zoals vitamines."

Tot op microscopisch niveau, nanodeeltjes vertonen veelbelovende eigenschappen. Een team van experts in Italië heeft jarenlang kleine anorganische materialen op maat gemaakt en hun gedrag geanalyseerd. Sommige hebben magnetische eigenschappen, anderen kunnen elektrische prikkels geven. Op deze foto, een eigenaardig type nanodeeltje bootst de biologische activiteit van enzymen in levende organismen na. Krediet:Gianni Ciofani

"De opzet van het experiment resulteerde in uitstekende monsters om te analyseren met behulp van ultramoderne RNA-sequencing, " vervolgt Gianni. "Het uitvoeren van ruimteonderzoek lijkt in niets op traditioneel laboratoriumwerk, omdat we minder monsters hebben, we kunnen het werk niet zelf doen en we moeten werken rond deadlines zoals lanceringsdagen, het landen en opslaan van de monsters, het is uitdagend maar opwindend onderzoek!" Het team vond zelfs manieren om het proces voor toekomstige studies te verbeteren en te vereenvoudigen.

Hypothese van baby-astronauten

Het onderzoek voegt gewicht toe aan de baby-astronaut-hypothese van gewichtloosheid. De waargenomen veranderingen in spierweefsel zijn vergelijkbaar met hoe de weefsels van baby's zich in de baarmoeder ontwikkelen.

"Sommige onderzoekers zien overeenkomsten met hoe menselijke lichamen zich aanpassen aan het leven in de ruimte met prenatale omstandigheden:er zijn overeenkomsten met zweven in een warme omgeving met verschillende zuurstofopname en we beschouwen het als een mogelijkheid om terug te keren naar de staat, " zegt Giada Genchi, ook van de afdeling Smart Bio-Interfaces van het Istituto Italiano di Tecnologia.

De hoogwaardige spierweefselmonsters van het team worden verder geanalyseerd en vergeleken met monsters van soortgelijke experimenten die eerder zijn uitgevoerd. Er valt nog veel te leren, zoals hoe nanokeramiek het beste kan worden toegediend en hoe lang de beschermende effecten ervan aanhouden, evenals mogelijke ongewenste bijwerkingen.