Tijdens sepsis, cellen worden overspoeld met reactieve zuurstofsoorten die worden gegenereerd in een afwijkende reactie van het immuunsysteem op een lokale infectie. Als dit dodelijke ontstekingspad kan worden verstoord, nieuwe behandelingsschema's kunnen worden ontwikkeld. Nutsvoorzieningen, Koreaanse wetenschappers rapporteren in het tijdschrift Angewandte Chemie dat met zirkonia gedoteerde ceria-nanodeeltjes fungeren als effectieve aaseters van deze zuurstofradicalen, het bevorderen van een sterk verbeterde overlevingskans in sepsismodelorganismen.

Sepsis verloopt als een vicieuze cirkel van ontstekingsreacties van het immuunsysteem op een lokale infectie. Fatale gevolgen kunnen dalende bloeddruk en het instorten van de orgaanfunctie zijn. Nu de resistentie tegen antibiotica toeneemt, wetenschappers wenden zich tot de inflammatoire route als een alternatief doelwit voor nieuwe behandelingsstrategieën. Taeghwan Heyon van de Nationale Universiteit van Seoel, Seung-Hoon Lee in het Seoul National University Hospital, Zuid-Korea, en medewerkers onderzoeken ceria-nanodeeltjes op hun vermogen om reactieve zuurstofsoorten op te vangen, die een sleutelrol spelen in het ontstekingsproces. Door snel om te zetten tussen twee oxidatietoestanden, het cerium-ion kan typische zuurstofradicalen zoals het superoxide-anion doven, het hydroxylradicaal anion, of zelfs waterstofperoxide. Maar in de levende cel, dit kan alleen als aan twee voorwaarden is voldaan.

De eerste voorwaarde is de grootte en aard van de deeltjes. Klein, deeltjes ter grootte van twee nanometer werden gecoat met een hydrofiele schil van poly(ethyleenglycol)-verbonden fosfolipiden om ze oplosbaar te maken, zodat ze de cel kunnen binnendringen en daar kunnen blijven. Tweede, het cerium-ion dat verantwoordelijk is voor het afschrikken (Ce(3+)) moet toegankelijk zijn op het oppervlak van de nanodeeltjes, en het moet na de reacties worden geregenereerd. Hier, de wetenschappers ontdekten dat een bepaalde hoeveelheid zirkoniumionen in de structuur hielp, omdat "de Zr( ⁴⁺ ) ionen regelen de Ce( ³⁺ )-naar-Ce( ⁴⁺ ) verhouding evenals de omzettingssnelheid tussen de twee oxidatietoestanden, " ze hadden ruzie.

De bereide nanodeeltjes werden vervolgens getest op hun vermogen om reactieve zuurstofsoorten te ontgiften, niet alleen in de reageerbuis, maar ook in levende diermodellen. De resultaten waren duidelijk, zoals de auteurs zeiden:"Een enkele dosis ceria-zirconia-nanodeeltjes verzwakte met succes de vicieuze cirkel van ontstekingsreacties in twee sepsis-modellen." De nanodeeltjes hoopten zich op in organen waar ernstige immuunreacties optraden, en ze waren succesvol in de uitroeiing van reactieve zuurstofsoorten, zoals blijkt uit fluorescentiemicroscopie en verschillende andere technieken. En belangrijker nog, de behandelde muizen en ratten hadden een veel hogere overlevingskans.

Dit werk toont aan dat andere benaderingen bij de behandeling van sepsis dan het doden van bacteriën met antibiotica mogelijk zijn. Het richten op de inflammatoire signaalroutes in macrofagen is een veelbelovende optie, en de auteurs hebben aangetoond dat het effectief wegvangen van reactieve zuurstofsoorten en het stoppen van ontstekingen mogelijk is met een geschikt ontworpen chemisch systeem zoals dit ceriumion-redoxsysteem dat wordt geleverd door nanodeeltjes.