Malgré la large application des rayonnements dans les diagnostics et les traitements, il n'y a toujours pas de matériel magique pour protéger les gens de l'exposition aux rayonnements. Bien que l'amifostine soit développée comme radioprotecteur, la FDA a approuvé son application uniquement pour la protection des glandes salivaires. En outre, il nécessite des injections répétitives pour être efficace et peut présenter de graves menaces pour la santé de toxicité systémique et de complications lorsqu'il est appliqué à des personnes dans des conditions d'irradiation corporelle totale.

Chercheurs du Centre de recherche sur les nanoparticules, au sein de l'Institut des sciences fondamentales (IBS, Corée du Sud) en collaboration avec leurs collègues de l'Université nationale de Séoul, École de médecine dentaire et Institut de recherche dentaire, ont rapporté un nanocristal très efficace et sûr pour lutter contre les doses dangereuses de rayonnement. En cultivant de l'oxyde de manganèse (Mn 3 O 4 ) nanocristaux sur oxyde de cérium (CeO 2 ) nanocristaux, l'équipe de recherche a boosté l'activité catalytique du PDG 2 /Mn 3 O 4 nanocristaux dans leur capacité à conjurer les effets secondaires des radiations mortelles.

« Des espèces réactives de l'oxygène (ROS) excessives sont présentes dans un certain nombre de maladies majeures, notamment la septicémie, cancer, maladie cardiovasculaire, et la maladie de Parkinson, Juste pour en nommer quelques-uns, " dit Hyeon Taeghwan, directeur de l'IBS Center for Nanoparticle Research (Seoul National University Distinguished Professor). "Un puissant antioxydant qui ne peut agir qu'à faibles doses peut garantir des applications durables des rayonnements en médecine, environnements industriels et militaires et plus encore. Ces nouveaux PDG 2 /Mn 3 O 4 les nanocristaux hétérostructurés sont cinq fois plus résistants que lorsque CeO 2 ou Mn 3 O 4 fait le travail seul, ", note le directeur Hyeon.

Lorsque notre corps est exposé à des niveaux élevés de rayonnement, une quantité massive de ROS est générée en quelques millisecondes en raison de la décomposition des molécules d'eau. Ces ROS endommagent gravement les cellules, menant finalement à leur mort. L'équipe de recherche s'est tournée vers le PDG 2 et Mn 3 O 4 nanoparticules pour leurs remarquables capacités de piégeage des ROS. Le défi était de savoir comment appliquer ces nanomatériaux antioxydants de manière sûre et économique. Bien qu'efficace, PDG 2 et Mn 3 O 4 les nanoparticules ne peuvent éliminer les ROS qu'à fortes doses. Ce sont aussi des matériaux rares et difficiles à obtenir.

Les chercheurs se sont inspirés de l'approche habituellement adoptée dans le domaine de la catalyse :l'empilement de nanoparticules avec différents paramètres de maille entraîne une déformation de surface et augmente les lacunes en oxygène à la surface du nanocristal. "L'effet synergique de la souche générée sur Mn 3 O 4 et l'augmentation du manque d'oxygène sur le CeO 2 surface a amélioré l'affinité de liaison de surface des ROS, augmenter l'activité catalytique des nanocristaux, " Han Sang Ihn, le premier auteur de l'étude, explique.

"Ingénierie des contraintes des nanocristaux, principalement étudié dans le domaine des catalyseurs, est désormais étendu au domaine médical pour protéger les cellules des maladies liées aux ROS, " dit Cho Min Gee, le co-premier auteur de l'étude.

L'équipe de recherche a vérifié la sécurité, ainsi que l'efficacité de ces nouveaux nanocristaux antioxydants. La dynamique moléculaire est analysée à l'aide d'un modèle de rayonnement aigu d'organoïdes intestinaux humains. "Les organoïdes prétraités avec le CeO 2 /Mn 3 O 4 les nanocristaux exprimaient plus de gènes liés à la prolifération et au maintien des cellules souches intestinales et moins de gènes de mort cellulaire, par rapport au groupe sans prétraitement, " explique Sang-woo Lee, le premier co-auteur de l'étude. Dans une étude sur la souris, le PDG 2 /Mn 3 O 4 les nanocristaux ont significativement augmenté le taux de survie des animaux à 67% avec seulement une très faible dose (1/360 de dose d'injection d'amifostine) et ont diminué le stress oxydatif des organes internes, circulation, et les cellules de la moelle osseuse, sans aucun signe significatif de toxicité

« Pour assurer une application sûre et étendue d'un radioprotecteur en clinique, la clé est de maintenir une efficacité catalytique élevée à faibles doses. Ces PDG 2 /Mn 3 O 4 les nanocristaux prouvent leurs puissants effets antioxydants pour protéger efficacement tout notre corps juste à petites doses, " dit Park Kyungpyo, professeur au Département de médecine dentaire, Université Nationale de Seoul.