Kunstmatige enzymen gemaakt van behandelde houtskool zouden de kracht kunnen hebben om schadelijke niveaus van superoxiden te verminderen, radicale zuurstofionen die bij hoge concentraties giftig zijn.

De nanozymen die zijn ontwikkeld door een team van Texas Medical Center zijn zeer effectieve antioxidanten die schadelijke reactieve zuurstofsoorten (ROS) afbreken die in overvloed worden geproduceerd als reactie op een verwonding of beroerte.

De onderzoekers suggereerden de materialen, beschreven in het tijdschrift American Chemical Society ACS toegepaste nanomaterialen , zou kunnen helpen bij de behandeling van COVID-19-patiënten.

De biocompatibele, sterk oplosbare houtskool is een superoxide-dismutase, en werd gesynthetiseerd en getest door wetenschappers van Rice University, de McGovern Medical School van het University of Texas Health Science Center en het Texas A&M Health Science Center.

Superoxide dismutasen, of SOD's, ontmantelen ROS in gewone moleculaire zuurstof en waterstofperoxide. In het project dat mede geleid wordt door Rice-chemicus James Tour, eerdere materialen werden met succes getest op hun vermogen om het proces te activeren, waaronder grafeen kwantumstippen getrokken uit steenkool en polyethyleenglycol-hydrofiele koolstofclusters gemaakt van koolstofnanobuisjes.

Ze hebben nu ontdekt dat nanodeeltjes van geoxideerde houtskool niet alleen effectieve antioxidanten zijn, maar kan ook worden gemaakt van een actieve koolbron die goedkoop is, Good Manufacturing Practice (GMP)-gecertificeerd en wordt al bij mensen gebruikt om acute vergiftiging te behandelen.

"Dat deze nanozymen zijn gemaakt van een GMP-bron, opent de deur voor medicijnfabrikanten, " zei Toer, die het project leidde met A&M-neuroloog Thomas Kent en UTHealth-biochemicus Ah-Lim Tsai. "Terwijl steenkool effectief was, een probleem is dat het een verscheidenheid aan giftige metalen elementen en onzuiverheden kan bevatten die niet consistent zijn in alle monsters. En de clusters gemaakt van koolstofnanobuisjes zijn erg duur."

De schijfachtige nanozymen worden bereid uit poedervorm, houtskool van medische kwaliteit, geoxideerd door behandeling met hooggeconcentreerd salpeterzuur. De nanozymen wemelen van zuurstofbevattende functionele groepen die superoxiden in oplossing breken.

Tour merkte op dat de nanozymen door de membranen van de mitochondriën van cellen kunnen gaan om een ​​belangrijke bron van vrije radicalen te doven zonder de cellen zelf te doden. "We hebben hier onlangs een paper over gepubliceerd, " zei hij. "Dit lijkt echt belangrijk te zijn waarom deze zo goed werken bij traumatisch hersenletsel en beroerte."

De onderzoekers merkten op dat het de moeite waard kan zijn om de toepassing van hun nanozymen te bestuderen voor de behandeling van de cytokinestormen – een overmatige reactie van het immuunsysteem op infectie – die ervan wordt verdacht bij te dragen aan weefsel- en orgaanschade bij COVID-19-patiënten.

"Hoewel speculatief dat deze deeltjes nuttig zullen zijn bij COVID-19, als de administratie correct is getimed, ze zouden de schadelijke radicalen die de cytokinestorm vergezellen kunnen verminderen en zouden verder chemisch kunnen worden gemodificeerd om andere letselveroorzakende kenmerken van deze ziekte te verminderen, ' zei Kent.