Stable, des microcapsules biocompatibles du laboratoire d'Eugenia Kharlampieva, Doctorat., ont acquis un nouveau pouvoir :la capacité de piéger les espèces réactives de l'oxygène.

Cela peut aider à la survie des microcapsules dans le corps, car les minuscules capsules de polymère contiennent un médicament ou d'autres biomolécules, dit Kharlampieva, professeur agrégé de chimie à l'Université de l'Alabama au Birmingham College of Arts and Sciences. Les microcapsules peuvent également trouver une utilisation en thérapie antioxydante ou dans des applications industrielles où l'élimination des radicaux libres est nécessaire.

Les espèces réactives de l'oxygène jouent un rôle de type Janus dans le corps :elles peuvent être une arme contre les agents pathogènes lorsqu'elles sont produites par le système immunitaire; mais la production excessive d'espèces réactives de l'oxygène pendant le stress biologique peut endommager les cellules humaines dans des maladies comme le diabète, athérosclérose, La maladie d'Alzheimer, maladie rénale et cancer.

Les antioxydants naturels et synthétiques actuels manquent de biocompatibilité et de biodisponibilité, et ils sont chimiquement instables. Cela signifie qu'ils ont une capacité limitée à piéger les espèces réactives de l'oxygène. Les nouvelles microcapsules ne présentent pas ces limitations, et ils peuvent fournir un moyen de moduler localement le stress oxydatif.

Kharlampieva et ses collègues décrivent la construction et les propriétés de ces nouvelles microcapsules dans l'article "Manganoporphyrin-polyphenol multilayer capsules as radical and ROS scavengers, " Publié dans Chimie des Matériaux , une publication de l'American Chemical Society. L'étudiant diplômé Aaron Alford et l'associée de recherche Veronika Kozlovskaya, Doctorat., sont co-premiers auteurs, et Hubert Tsé, Doctorat., professeur agrégé de microbiologie à la faculté de médecine de l'UAB, est co-auteur avec Kharlampieva.

Les chercheurs de l'UAB ont déjà réalisé et testé des microcapsules biocompatibles avec des couches alternées d'acide tannique et de poly(N-vinylpyrrolidone), ou TA/PVPON. Les couches sont formées autour d'un noyau sacrificiel, comme la silice solide, qui est dissous une fois les couches terminées.

L'acide tannique est un antioxydant naturel, et les microcapsules TA/PVPON ont une certaine capacité de piégeage des espèces réactives de l'oxygène. Cependant, ils perdent cette capacité et commencent à se dégrader avec une exposition prolongée aux radicaux oxygène.

Donc, l'équipe de Kharlampieva a exploré l'ajout d'une métalloporphyrine à la couche PVPON des microcapsules TA/PVPON.

Spécifiquement, ils ont conçu une synthèse pour attacher de manière covalente une manganoporphyrine au PVPON. L'ajout de ce catalyseur pendant a créé une capsule MnP-PVPON/TA avec les caractéristiques suivantes :1) les microcapsules éliminent de manière synergique les espèces réactives de l'oxygène, y compris le superoxyde et le peroxyde d'hydrogène, à des taux considérablement accrus par rapport aux microcapsules TA/PVPON non modifiées ; 2) la microcapsule ne se dégrade pas avec une longue exposition aux espèces réactives de l'oxygène; et 3) les microcapsules ne sont pas toxiques pour les splénocytes de souris.

Par ailleurs, la manganoporphyrine était contenue de manière stable dans la microcapsule sans libération, et les chercheurs ont montré que la manganoporphyrine et l'acide tannique étaient nécessaires pour le piégeage synergique des espèces réactives de l'oxygène.

La présence de la manganoporphyrine n'a pas interféré avec la construction en couches alternées des microcapsules, et les capsules MnP-PVPON/TA avaient une mouillabilité accrue par rapport à la capsule PVPON/TA, ce qui peut aider au maintien des microcapsules dans le sang. Les microcapsules avaient cinq ou cinq bicouches et demie placées autour d'une particule de silice de 4 micromètres.

Des expériences biologiques avec les capsules MnP-PVPON/TA sont en cours.