Les enzymes artificielles à base de charbon de bois traité pourraient avoir le pouvoir de réduire les niveaux nocifs de superoxydes, ions d'oxygène radicaux qui sont toxiques à des concentrations élevées.

Les nanozymes développés par une équipe du Texas Medical Center sont des antioxydants très efficaces qui décomposent les espèces réactives de l'oxygène (ROS) nocives produites en abondance en réponse à une blessure ou à un accident vasculaire cérébral.

Les chercheurs ont suggéré les matériaux, décrit dans le journal de l'American Chemical Society ACS nanomatériaux appliqués , pourrait aider au traitement des patients atteints de COVID-19.

Le biocompatible, le charbon hautement soluble est une superoxyde dismutase, et a été synthétisé et testé par des scientifiques de l'Université Rice, la McGovern Medical School de l'Université du Texas Health Science Center et le Texas A&M Health Science Center.

Superoxyde dismutase, ou SOD, démanteler les ROS en oxygène moléculaire ordinaire et en peroxyde d'hydrogène. Dans le projet co-dirigé par le chimiste Rice James Tour, les matériaux précédents ont été testés avec succès pour leur capacité à activer le processus, y compris des points quantiques de graphène tirés du charbon et des amas de carbone hydrophile polyéthylène glycol fabriqués à partir de nanotubes de carbone.

Ils ont maintenant découvert que les nanoparticules de charbon de bois oxydé ne sont pas seulement des antioxydants efficaces, mais peut aussi être fabriqué à partir d'une source de charbon actif peu coûteuse, certifié bonnes pratiques de fabrication (BPF) et déjà utilisé chez l'homme pour traiter les intoxications aiguës.

"Le fait que ces nanozymes soient fabriqués à partir d'une source GMP ouvre la porte aux fabricants de médicaments, " dit Tour, qui a dirigé le projet avec le neurologue A&M Thomas Kent et le biochimiste d'UTHealth Ah-Lim Tsai. "Alors que le charbon était efficace, un problème est qu'il peut contenir une variété d'éléments métalliques toxiques et d'impuretés qui ne sont pas uniformes d'un échantillon à l'autre. Et les clusters fabriqués à partir de nanotubes de carbone sont très chers."

Les nanozymes en forme de disque sont préparés à partir de poudre, charbon de bois de qualité médicale oxydé par traitement à l'acide nitrique hautement concentré. Les nanozymes regorgent de groupes fonctionnels contenant de l'oxygène qui détruisent les superoxydes en solution.

Tour a noté que les nanozymes sont capables de traverser les membranes des mitochondries des cellules pour éteindre une source majeure de radicaux libres sans tuer les cellules elles-mêmes. "Nous avons publié un article à ce sujet récemment, ", a-t-il déclaré. "Cela semble être très important pour expliquer pourquoi ceux-ci fonctionnent si bien dans les lésions cérébrales traumatiques et les accidents vasculaires cérébraux."

Les chercheurs ont noté qu'il pourrait être intéressant d'étudier l'application de leurs nanozymes pour traiter les tempêtes de cytokines – une réponse excessive du système immunitaire à l'infection – soupçonnée de contribuer aux dommages aux tissus et aux organes chez les patients COVID-19.

« Bien que l'on spécule sur le fait que ces particules seront utiles dans COVID-19, si l'administration est chronométrée correctement, ils pourraient réduire les radicaux nocifs qui accompagnent la tempête de cytokines et pourraient être encore modifiés chimiquement pour réduire d'autres caractéristiques causant des blessures de cette maladie, ", a déclaré Kent.