Een onderzoeksteam onder leiding van wetenschappers van de Nationale Universiteit van Singapore (NUS) heeft een nieuw type nanozym ontwikkeld dat singletzuurstof kan genereren in een hypoxische omgeving. Deze doorbraak zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van effectievere kankerbehandelingen en andere toepassingen waarvoor de productie van singletzuurstof nodig is.

Singlet-zuurstof is een zeer reactieve vorm van zuurstof die cellen en DNA kan beschadigen, waardoor het een veelbelovend therapeutisch middel is voor kanker en andere ziekten. De meeste conventionele methoden voor het genereren van singletzuurstof vereisen echter de aanwezigheid van zuurstof, wat hun effectiviteit in hypoxische omgevingen zoals solide tumoren beperkt.

Het nieuwe nanozym van het NUS-team is gebaseerd op een enkel ijzeratoom ingebed in een koolstofmatrix. Dit nanozym kan efficiënt singlet-zuurstof genereren, zelfs in afwezigheid van zuurstof, waardoor het een veelbelovende kandidaat is voor hypoxie-tolerante kankertherapieën.

Naast het potentieel voor de behandeling van kanker, zou het nieuwe nanozym ook kunnen worden gebruikt in andere toepassingen waarbij de productie van singletzuurstof nodig is, zoals waterzuivering en desinfectie.

De bevindingen van het NUS-team zijn gepubliceerd in het tijdschrift Nature Nanotechnology.

Achtergrond

Singletzuurstof is een zeer reactieve vorm van zuurstof die twee ongepaarde elektronen heeft. Dit maakt het veel reactiever dan de meer gebruikelijke tripletzuurstof, die twee gepaarde elektronen heeft. Singlet-zuurstof kan reageren met een verscheidenheid aan moleculen in cellen, waaronder DNA, eiwitten en lipiden, waardoor schade ontstaat die tot celdood kan leiden.

Singletzuurstof wordt op natuurlijke wijze in het lichaam geproduceerd door een verscheidenheid aan enzymen, waaronder NADPH-oxidase en xanthine-oxidase. De productie van singletzuurstof wordt echter vaak strak gereguleerd, omdat dit schadelijk kan zijn voor cellen.

De laatste jaren is er steeds meer belangstelling voor het gebruik van singlet-zuurstof als therapeutisch middel voor kanker en andere ziekten. Singlet-zuurstof kan kankercellen doden door hun DNA en andere cellulaire componenten te beschadigen. De meeste conventionele methoden voor het genereren van singletzuurstof vereisen echter de aanwezigheid van zuurstof, wat hun effectiviteit in hypoxische omgevingen zoals solide tumoren beperkt.

Het nieuwe nanozym van het NUS-team

Het nieuwe nanozym van het NUS-team is gebaseerd op een enkel ijzeratoom ingebed in een koolstofmatrix. Dit nanozym kan efficiënt singlet-zuurstof genereren, zelfs in afwezigheid van zuurstof, waardoor het een veelbelovende kandidaat is voor hypoxie-tolerante kankertherapieën.

Het nanozym werkt door het ijzeratoom te gebruiken om de reactie van waterstofperoxide en bicarbonaat te katalyseren om singletzuurstof te vormen. Voor deze reactie is geen zuurstof nodig, dus het nanozym kan nog steeds singletzuurstof produceren in hypoxische omgevingen.

Potentiële toepassingen

Het nieuwe nanozym van het NUS-team zou een aantal potentiële toepassingen kunnen hebben bij de behandeling van kanker en andere gebieden. Enkele mogelijke toepassingen zijn onder meer:

* Kankertherapie: Het nanozym zou kunnen worden gebruikt om singlet-zuurstof rechtstreeks aan kankercellen af ​​te geven, waardoor deze worden gedood terwijl gezonde cellen ongedeerd blijven.

* Waterzuivering: Singletzuurstof kan worden gebruikt om bacteriën en andere micro-organismen in water te doden, waardoor het een potentieel waterzuiveringsmiddel wordt.

* Desinfectie: Singlet-zuurstof kan ook worden gebruikt om oppervlakken te desinfecteren, waardoor het een potentieel hulpmiddel is voor infectiebeheersing.

Het NUS-team werkt momenteel aan de verdere ontwikkeling van hun nanozym en het verkennen van de mogelijke toepassingen ervan.