Les enzymes artificielles faites de charbon de bois traité pourraient avoir le pouvoir de réduire les niveaux nocifs de superoxydes, des ions d'oxygène radicalaires qui sont toxiques à des concentrations élevées.
Les nanozymes développées par une équipe du Texas Medical Center sont des antioxydants très efficaces qui décomposent les espèces d'oxygène réactif (ROS) nocives produites en abondance en réponse à une blessure ou un accident vasculaire cérébral.
Les chercheurs ont suggéré les matériaux, décrits dans la revue American Chemical Society Nano matériaux ACS appliqués, pourrait faciliter le traitement des patients atteints de COVID-19.
Le charbon de bois biocompatible et très soluble est une superoxyde dismutase et a été synthétisé et testé par des scientifiques de l'Université Rice, de la McGovern Medical School de l'Université du Texas Health Science Center et du Texas A&M Health Science Center.
Les superoxyde dismutases, ou SOD, démantèlent 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 les points quantiques de graphène tirés du charbon et les amas de carbone polyéthylène glycol hydrophiles fabriqués à partir de nanotubes de carbone.
Ils ont maintenant découvert que les nanoparticules de charbon oxydé sont non seulement des antioxydants efficaces, mais peuvent également être fabriquées à partir d'une source de charbon activé peu coûteuse, certifiée selon les bonnes pratiques de fabrication (BPF) et déjà utilisée chez l'homme pour traiter les intoxications aiguës.
« Que ces nanoenzymes soient fabriquées à partir d'une source GMP ouvre la porte aux fabricants de médicaments », a déclaré Tour, qui a dirigé le projet avec le neurologue A&M Thomas Kent et le biochimiste UTHealth Ah-Lim Tsai.
« Alors que le charbon était efficace, un problème est qu'il peut avoir une variété d'éléments métalliques toxiques et d'impuretés qui ne sont pas cohérents entre les échantillons. Et les grappes fabriquées à partir de nanotubes de carbone sont très coûteuses. »
Les nanoenzymes décrites sont préparées à partir de charbon de bois de qualité médicale oxydé par traitement avec de l'acide nitrique hautement concentré. Les nanozymes regorgent de groupes fonctionnels contenant de l'oxygène qui absorbent les superoxydes en solution.
M. Tour a noté que les nanoenzymes 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 récemment publié un article à ce sujet », a-t-il déclaré. « Cela semble être très important pour expliquer pourquoi ces médicaments fonctionnent si bien dans les traumatismes crâniens et les accidents vasculaires cérébraux. »
Les chercheurs ont noté qu'il pourrait être utile d'étudier l'application de leurs nanoenzymes pour traiter les tempêtes de cytokines – une réponse excessive du système immunitaire à l'infection – soupçonnée de contribuer aux dommages tissulaires et organiques chez les patients COVID-19
Bien que spéculative que ces particules seront utiles dans COVID-19, si l'administration est programmée correctement, elles pourraient réduire les radicaux nuisibles qui accompagnent la tempête de cytokines et pourraient être modifiées chimiquement pour réduire d'autres caractéristiques causant des blessures de cette maladie. «
Thomas Kent, neurologue, Texas A&M Health Science Center
La source:
Référence de la revue:
Wu, G., et al. (2020) Nanoparticules De Charbon Actif Oxydé Comme Mimétiques De Superoxyde Dismutase Catalytique: Preuve De La Participation Directe D'un Radical Intrinsèque. Nano matériaux ACS appliqués. doi.org/10.1021/acsanm.0c01285.