Görsel Kaynak: Errol Samuel/Rice University

Enjekte edilebilir nano partiküllerin yaralanmış bir insanda; oksidatif stresten (mekanizması üzerine yapılan çalışmalarda etkinliğinin aşırı derecede fazla olduğu kanıtlanmış) kaynaklanan zararın ilerlemesini durdurduğu gözlemlendi.



Rice Üniversitesi, Houston'daki Texas Health Science Center ve Baylor College of Medicine'dan bilim insanları, 2012 yılında keşfettikleri; " PEG-HCCs olarak bilinen polietilen glikol-hidrofilik karbon kümelerinin birleştirilmesinin, bir yaralanmadan saatler ya da dakikalar sonra hasara sebep olan aşırı-oksidasyon sürecini hızlıca engellediği" çalışmalarını geçerli kılabilmak için yöntemler geliştirdiler.
Yapılan testler sonucunda tek bir nano-partikülün; yaralanma neticesinde vücut hücreleri tarafından aşırı bir şekilde üretilen zarar verici hale gelmiş binlerce oksijen türü molekülün nötralizasyonunu hızlı bir şekilde katalize edebildiği ve bu molekülleri oksijene döndürdüğü ortaya çıktı. Zararlı hale gelen bu türler hücrelere hasar verir ve mutasyonlara sebep olabilirler, fakat PEG-HCCs 'in; bu türleri daha az zarar verici maddeler haline çevirebilen bir kapasiteye sahip olduğu görünüyor.

Felç ve Beyin Travması Yaralanmalarında Acil Tedavi 

Araştırmacılar, travmatik beyin hasarları ya da felç gibi yaralanmalar sonrası mümkün olduğunca hızlı bir şekilde PEG-HCCs enjeksiyonu yapabilmenin beyindeki oksijen değerlerini normal seviyeye taşıyarak hasarı en aza indirebileceğini umuyorlar.

Proceedings of the National Academy of Sciences 'da yayınlanan makalede Rice Üniversitesi'nden kimyacı James Tour:

" PEG-HCCs, reaktif oksijen türü değerlerini anında normal değerlere çevirir. Bu da cephede yaralanan bir savaşçının, kalp krizi geçiren ya da ani bir kaza geçiren ve acil müdahaleye ihtiyaç duyan insanların tedavilerinin ilk aşamalarından birinde etkili bir yöntem olarak kullanılabilir " diyor.

PEG-HCCs yaklaşık 3 nanometre genişliğinde ve 30-40 nanometre uzunluğunda 2000 ila 5000 karbon atomu bulunduran bir kombinasyondur. Yapılan testlerde tek bir PEG-HCC nano-partikülü; her saniyede 20.000'den bir milyona kadar reaktif oksijen türü moleküllerinin moleküler oksijene dönüşmesini katalize edebiliyor.

Tour ve Kent daha önce de; toksik olmayan PEG-HCCs infüzyonlarının, medikal bir travma (özellikle de ağır kan kaybı durumlarında ortaya çıkan) anında hücreler tarafından aşırı derecede üretilen reaktif oksijen türü moleküllere karşı koruma oluşturduğu ve kan akışını hızlıca normale çevirdiği bir çalışmaya imza atmışlardı.



Ekibin bu araştırması, neticesinde aşırı miktarda süperoksit olarak bilinen reaktif oksijen türlerinin kana salındığı beyin travması yaralanmalarını incelediler. Toksik etkisiz bu kökler bağışıklık sisteminin istilacı mikroorganizmalaro öldürmekte kullandığı eşlenmemiş bir elektronu bulunan moleküllerdir. Küçük konsantrasyonlarda, bu moleküller hücrenin normal enerji düzenlemesine katkıda bulunurlar.

Süperoksitleri Nötralize Etme Kapasitesine Sahip

Genellikle,  süperoksit nötralizasyonunundan sorumlu bir enzim olan süperoksit dismutaz tarafından kontrol edilirler.

Fakat ciddi travmalar beynin normal savunmalarını alt etmek için yeterli miktarda süperoksit salınımı yaparlar. Süperoksitler; peroksinitrit gibi hasarın büyümesine sebep olan diğer reaktif oksijen türlerini oluşturabilir.

Tour:

" Mevcut araştırma, PEG-HCCs 'in; özellikle de süperoksit ve hidroksil kökleri gibi normal dokuyu bozan binlerce toksik molekülü nötralize etme kapasitesine sahip olduklarını gösteriyor. Bu durum yalnızca travmatik beyin yaralanmaları ve felç tedavilerinde de değil, organ, doku ve organ nakilleri gibi medikal yaralanmalar için önemlidir.  Dokunun gerildiği ve dolayısıyla da oksijene ihtiyaç duyduğu herhangi bir anda süperoksit, etraftaki zarar görmemiş dokulara da saldırarak hasarın büyümesine sebep olur " diyor.



Araştırmacılar; PEG-HCC antioksidan varlığı yada yokluğundaki eşlenmemiş elektronları sayarak süperoksit kökleri hakkında bilgi toplayabilmeye yarayan elektron paramagnetic rezonans spektroskopisi tekniğini kullandılar.
Tsai, " PEG-HCCs bir protein değildir ve katalizör rolüne sahip bir metale sahip değildir. Etkin katalizör durumu yüksek düzeyde konjuge olmuş karbon çekirdeğinden kaynaklanıyor " diyor.
Araştırmacılar partiküllerin kan damarlarını geniş tutan, nörotransmisyona yardım eden ve hücre koruması sağlayan nitrik oksit üzerinde ya da pH hassaslığında bir değişim meydana getirmediği sonucuna vardılar.
Araştırma aynı zamanda PEG-HCCs 'nin zamanla da bozulmadan kalabildiği bulgusuna ulaştı.

---

Kaynak: Rice University
Araştırma Referansı:  Errol L. G. Samuel et al. Highly efficient conversion of superoxide to oxygen using hydrophilic carbon clusters. PNAS, 2015 DOI: 10.1073/pnas.1417047112

---