(Phys.org)—De meest voorkomende vorm van beroertes wordt veroorzaakt door een plotselinge vermindering van de bloedtoevoer naar de hersenen (ischemie) die leidt tot een onvoldoende toevoer van zuurstof en voedingsstoffen. Deze zogenaamde ischemische beroertes zijn een van de belangrijkste doodsoorzaken en invaliditeit in geïndustrialiseerde landen. Als ze niet onmiddellijk worden verholpen door medisch ingrijpen, hersengebieden kunnen afsterven. In het tijdschrift Angewandte Chemie, Koreaanse onderzoekers hebben nu een nieuwe benadering voor aanvullende behandeling voorgesteld:Ceria-nanodeeltjes kunnen de reactieve zuurstofverbindingen die het gevolg zijn van ischemie opsluiten en ervoor zorgen dat cellen afsterven.

Wanneer de bloedstroom naar delen van de hersenen wordt beperkt, reactieve zuurstofverbindingen zoals superoxide-radicaalanionen (O2 ^{• –} ), waterstofperoxide (H ₂ O ₂ ), en hydroxylradicalen (HO ^{• –} ) vormen en accumuleren. Deze soorten veroorzaken oxidatieve schade en zijn verantwoordelijk voor weefselbeschadiging en celdood tijdens een beroerte. Zenuwverbindingen en neurovasculaire eenheden worden vernietigd en de functie van de hersenen in deze gebieden stopt. Ondanks verschillende behandelingen die vooral de oorzaken van een verminderde doorbloeding bestrijden, zoals trombose, er is geen manier geweest om zenuwen te beschermen tegen oxidatieve schade na een acute ischemische beroerte. Seung Hoon Lee, Taeghwan Hyeon, en hun team aan de Seoul National University hopen dat nanodeeltjes gemaakt van ceria een nieuwe benadering voor behandeling kunnen zijn.

Cellen bevatten enzymen die reactieve zuurstofsoorten kunnen afbreken:superoxide-dismutasen, die superoxide-anionen omzetten in waterstofperoxide; en katalase, die waterstofperoxide splitst. Ceria-nanodeeltjes kunnen beide. Hoe werkt dit? Het cerium in ceria-kristallen is aanwezig in de vorm van Ce ⁴⁺ . Echter, als de deeltjesgrootte wordt verkleind tot enkele nanometers in diameter, op sommige plekken op het oppervlak ontbreken zuurstofatomen. Deze plaatsen hebben Ce ³⁺ in plaats daarvan, die gemakkelijk kan worden teruggebracht tot Ce ⁴⁺ en kan omkeerbaar zuurstof binden.

De onderzoekers behandelden celculturen met een stof die de concentraties van reactieve zuurstofsoorten verhoogt, wat leidt tot een verhoogde celdood. Behandeling met ceriumoxide-nanodeeltjes verbeterde de overlevingskans van cellen drastisch. Bij dierproeven, de onderzoekers veroorzaakten ischemische beroertes bij ratten. Intraveneus toegediende ceria-nanodeeltjes verminderden het slagvolume en de zenuwbeschadiging aanzienlijk. Een geoptimaliseerde, een zorgvuldig uitgebalanceerde dosis is noodzakelijk, echter.

interessant, de concentraties van ceria-nanodeeltjes in de gezonde hersengebieden waren erg laag, terwijl die in de ischemische gebieden drastisch verhoogd waren. De onderzoekers speculeren dat de ceria-nanodeeltjes nauwelijks door de intacte bloed-hersenbarrière kunnen. Echter, de barrière is beschadigd in de ischemische gebieden, waardoor de zieke delen van de hersenen kunnen worden bereikt en oxidatieve schade kan worden gestopt.