Estable, microcápsulas biocompatibles del laboratorio de Eugenia Kharlampieva, Doctor., han adquirido un nuevo poder:la capacidad de eliminar especies reactivas de oxígeno.

Esto puede ayudar a la supervivencia de las microcápsulas en el cuerpo, ya que las diminutas cápsulas de polímero transportan un fármaco u otras biomoléculas. dice Kharlampieva, profesor asociado de química en la Universidad de Alabama en la Facultad de Artes y Ciencias de Birmingham. Las microcápsulas también pueden encontrar uso en terapia antioxidante o en aplicaciones industriales donde se necesita la eliminación de radicales libres.

Las especies reactivas de oxígeno desempeñan un papel similar al de los Janus en el cuerpo:pueden ser un arma contra los patógenos cuando son producidas por el sistema inmunológico; pero la producción excesiva de especies reactivas de oxígeno durante el estrés biológico puede dañar las células humanas en enfermedades como la diabetes, aterosclerosis, Enfermedad de Alzheimer enfermedad renal y cáncer.

Los antioxidantes naturales y sintéticos actuales carecen de biocompatibilidad y biodisponibilidad, y son químicamente inestables. Esto significa que tienen una capacidad limitada para eliminar especies reactivas de oxígeno. Las nuevas microcápsulas no presentan estas limitaciones, y pueden proporcionar una forma de modular localmente el estrés oxidativo.

Kharlampieva y sus colegas describen la construcción y las propiedades de estas nuevas microcápsulas en el artículo "Cápsulas multicapa de manganoporfirina-polifenol como captadores de radicales y ROS, " publicado en Química de Materiales , una publicación de la American Chemical Society. El estudiante de posgrado Aaron Alford y la investigadora asociada Veronika Kozlovskaya, Doctor., son co-primeros autores, y Hubert Tse, Doctor., profesor asociado de microbiología en la Facultad de Medicina de la UAB, es coautor correspondiente con Kharlampieva.

Los investigadores de la UAB tienen experiencia previa en la fabricación y ensayo de microcápsulas biocompatibles con capas alternas de ácido tánico y poli (N-vinilpirrolidona), o TA / PVPON. Las capas se forman alrededor de un núcleo de sacrificio, como la sílice sólida, que se disuelve después de que se completan las capas.

El ácido tánico es un antioxidante natural, y las microcápsulas de TA / PVPON tienen cierta capacidad de captación de especies de oxígeno reactivo. Sin embargo, pierden esa capacidad y comienzan a degradarse con la exposición prolongada a los radicales de oxígeno.

Entonces, el equipo de Kharlampieva exploró la posibilidad de añadir una metaloporfirina a la capa de PVPON de las microcápsulas de TA / PVPON.

Específicamente, idearon una síntesis para unir covalentemente una manganoporfirina al PVPON. La adición de este catalizador colgante creó una cápsula de MnP-PVPON / TA con las siguientes características:1) las microcápsulas eliminan sinérgicamente las especies reactivas de oxígeno, incluyendo superóxido y peróxido de hidrógeno, a velocidades dramáticamente incrementadas en comparación con las microcápsulas de TA / PVPON no modificadas; 2) la microcápsula no se degrada con una exposición prolongada a especies reactivas de oxígeno; y 3) las microcápsulas no son tóxicas para los esplenocitos de ratón.

Es más, la manganoporfirina estaba contenida de manera estable dentro de la microcápsula sin liberación, y los investigadores demostraron que tanto la manganoporfirina como el ácido tánico eran necesarios para la eliminación sinérgica de especies reactivas de oxígeno.

La presencia de manganoporfirina no interfirió con la construcción de capas alternas de las microcápsulas, y las cápsulas de MnP-PVPON / TA tenían una mayor humectabilidad en comparación con la cápsula de PVPON / TA, lo que puede ayudar al mantenimiento de las microcápsulas en la sangre. Las microcápsulas tenían cinco o cinco bicapas y media colocadas alrededor de una partícula de sílice de 4 micrómetros.

Se están realizando experimentos biológicos con las cápsulas de MnP-PVPON / TA.