Steenkool gebruiken als een krachtige antioxidant
Onderzoekers hebben misschien een manier gevonden om te voorkomen dat bepaalde medische aandoeningen het natuurlijke antioxidantensysteem van het lichaam overweldigen.
Traumatische gebeurtenissen, zoals hersenletsel, beroertes en hartaanvallen, treffen elk jaar miljoenen mensen en kunnen fataal zijn. De Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) noemt beroerte de op een na grootste moordenaar ter wereld.
Al deze aandoeningen brengen oxidatieve stress met zich mee, wat een lichamelijke onbalans is tussen de niveaus van vrije radicalen en antioxidanten.
Bij traumatisch hersenletsel neemt het aantal vrije radicalen toe, met weefselschade en mogelijk orgaanstoornissen tot gevolg. Deze onbalans kan ook leiden tot de blijvende gevolgen van een hartaanval en beroerte.
Antioxidanttherapie is een manier om oxidatieve stress te bestrijden. Onderzoekers bestuderen nog steeds de werkzaamheid, maar velen beschouwen het als een veelbelovende behandeling. Natuurlijke antioxidanten, zoals het enzym superoxide-dismutase, worden echter vaak overspoeld door vrije radicalen die reactieve zuurstofsoorten (ROS) worden genoemd.
Het vinden van een kunstmatige antioxidant kan de natuurlijke antioxidanten van het lichaam helpen om ROS te overwinnen - een nieuwe studie meldt een verrassende bron.
Het potentieel van steenkool
Het antwoord is steenkool, volgens wetenschappers van Rice University in Houston, TX, het Texas A&M Health Science Center en de McGovern Medical School aan het University of Texas Health Science Center.
Deze antioxidant is afgeleid van grafeen-kwantumstippen (GQD's) die de wetenschappers voor het eerst uit gewone steenkool haalden in 2013. Deze kwantumstippen zijn kleine halfgeleiderdeeltjes die wetenschappers op bepaalde manieren kunnen manipuleren. De nieuwste ontwikkeling laat zien dat deze stippen kunnen helpen om oxidatieve stress op afstand te houden.
De chemici hadden eerder ontdekt dat het toevoegen van polyethyleenglycol (PEG) aan hydrofiele clusters oxidatieve stress kan verminderen. Eén nanodeeltje heeft duizenden ROS-moleculen geëlimineerd.
Maar steenkool zou een veel goedkopere en gemakkelijkere oplossing kunnen bieden. De wetenschappers ontdekten dat het toevoegen van PEG aan uit steenkool afgeleide kwantumdots even effectief was. Het team publiceerde onlangs hun bevindingen in de ACS toegepast materiaal en interfaces logboek.
Toekomstige voordelen
De wetenschappers testten de steenkoolstippen op levende cellen van knaagdieren. Ze toonden aan dat een aantal verschillende concentraties de ROS-activiteit leken te verminderen.
Ze zagen een positief effect, zelfs toen ze de quantum dots 15 minuten na toevoeging van waterstofperoxide aan de monsters toedienden. Waterstofperoxide is een chemische stof die oxidatieve stress veroorzaakt.
De onderzoekers haalden kwantumdots uit zowel bitumineuze als antracietkool. De eerste zijn kleiner en het team vond dat ze minder effectief waren als antioxidant. Antracietstippen zouden daarentegen meer cellen kunnen behouden, zelfs bij lagere concentraties.
Maar in een levend organisme "zijn de kleinere effectiever", merkt James Tour, chemicus van Rice University, op. "De grotere hebben waarschijnlijk ook moeite om toegang te krijgen tot de hersenen."
Hoewel wetenschappers meer onderzoek moeten doen naar antioxidantentherapie, gelooft Tour dat zijn nieuwe werk in de toekomst enorm nuttig zal zijn.
"Door onze eerdere nanodeeltjes te vervangen door kwantumdots uit steenkool, wordt het veel eenvoudiger en goedkoper om deze potentieel therapeutische materialen te produceren", zegt hij. "Het opent de deur naar gemakkelijker toegankelijke therapieën."
“Werken aan dit project was nogal een eye-opening ervaring. Het was fascinerend om deze nanodeeltjes in vivo te synthetiseren, karakteriseren en vervolgens te testen en ze te zien werken. "
Co-hoofdauteur Kimberly Mendoza
