Magnetische nanokatalysatoren verbeteren de tumorbehandeling via regulatie van elektronische dichtheid

Kankertherapie heeft altijd geworsteld met het effectief richten van tumorcellen, terwijl schade aan gezond weefsel wordt geminimaliseerd. Traditionele behandelingen, zoals chemotherapie en bestraling, missen vaak precisie en veroorzaken ernstige bijwerkingen. Als gevolg hiervan is er een groeiende interesse in gevorderde nanomaterialen met verbeterde katalytische en therapeutische eigenschappen, zoals nanokatalysatoren, die de behandeling van kanker kunnen verbeteren via methoden zoals chemische dynamische therapie (CDT) en fotothermische therapie (PTT).

Een onderzoeksteam onder leiding van PROFS. Wang Hui en Zhang Xin van de Hefei Institutes of Physical Science of the Chinese Academy of Sciences hebben een nieuwe koolstofgecoate nikkelferriet (NFN@C) nanokatalysator ontwikkeld met een aanzienlijk potentieel in kankertherapie.

In hun studie, gepubliceerd in Geavanceerde functionele materialende onderzoekers introduceerden nikkel in de nanocatalysator, die zijn elektronische structuur verandert en zijn katalytische eigenschappen verbetert. Deze verbetering helpt de nanocatalysator waterstofperoxide om te zetten (h₂O₂) in hydroxylradicalen (· OH) in de tumoromgeving, waardoor CDT effectiever wordt.

Met behulp van elektronenparamagnetische resonantietechnologie zag het team een ​​merkbare toename van het oh -signaal, wat aangeeft dat nikkel de efficiëntie van de Fenton -reactie verhoogt.

Bovendien blinkt NFN@C uit in het omzetten van bijna-infrarood (NIR-II) -licht in warmte, waardoor een synergetisch effect tussen PTT en CDT mogelijk is dat het potentieel van het bestrijden van kanker verder verbetert.

Theoretische berekeningen onthulden ook dat de toevoeging van nikkel de activeringsenergie voor de Fenton -reactie verlaagt, waardoor de efficiëntie en selectiviteit wordt verbeterd. Deze inzichten zouden kunnen helpen vergelijkbare nanomaterialen te optimaliseren voor ander gebruik.

In experimenten vertoonde NFN@C sterke antikankereffecten in laboratoriumtests en met succes verminderde tumoren in diermodellen. Bij blootstelling aan NIR-II-licht verhoogde NFN@C de tumorceldood aanzienlijk, wat het krachtige therapeutische effect ervan aantoont. Deze verbeterde katalytische activiteit zou de beperkingen van traditionele behandelingen kunnen overwinnen en een veelbelovende nieuwe benadering van kankertherapie kunnen bieden.

Dit onderzoek biedt waardevolle inzichten in het ontwerp en de optimalisatie van nanokatalysatoren, met name door innovatieve regulatie van de elektronische structuren van de nanokatalysatoren. “Het heeft veelbelovende implicaties voor andere kankertherapieën en precisiegeneeskunde”, zei Dr. Zhao Jiaping, een lid van het team.