За даними Всесвітньої організації охорони здоров’я, близько 50 млн людей у світі страждають на деменцію (когнітивне порушення внаслідок ураження мозку), 60-70% випадків якої припадає на хворобу Альцгеймера – одне з найпоширеніших нейродегенеративних захворювань. Ефективних засобів для терапії хвороби Альцгеймера досі не існує, проте вчені різних країн, зокрема й українські, активно працюють над вирішенням проблеми. Нещодавно група молодих учених відділу хімії твердого тіла Інституту загальної та неорганічної хімії імені В.І. Вернадського НАН України під керівництвом завідувача цього відділу академіка Анатолія Білоуса разом із колегами з Інституту експериментальної фізики Словацької академії наук в м. Кошице (Словаччина) синтезували і дослідили перспективні для цієї мети наночастинки церій діоксиду (CeO2). Наночастинки CeO2 особливо цікаві своїми унікальними окислювальними, оптичними й електричними властивостями. Скажімо, завдяки окислювально-відновним властивостям вони можуть знайти широке застосування у терапії асоційованих із оксидативним стресом (утворенням та накопиченням надлишкової кількості активних форм кисню) захворювань, включно з нейродегенеративними, що характеризуються наявністю амілоїдних фібрил – високорозвинених, впорядкованих стабільних фібрилярних білкових агрегатів. Науковці сподіваються, що застосування наночастинок, які перешкоджатимуть як виникненню оксидативного стресу, так і утворенню амілоїдних фібрил, допоможе в розумінні взаємодії між оксидативним стресом та специфічною агрегацією білків. Такі знання можуть мати терапевтичні перспективи для лікування амілоїдозу (різновиду порушення білкового обміну), що викликає нейродегенеративні захворювання.
В Інституті загальної та неорганічної хімії імені В.І. Вернадського НАН України розроблено методи синтезу нанокристалічного церій діоксиду – осадження в обернених мікроемульсіях, осадження у змішаних водно-спиртових розчинах і при постійному рівні кислотності (рН) середовища, – які дозволяють синтезувати малорозмірні неагломеровані частинки СеО2 з контрольованими розмірами та фізико-хімічними параметрами. Під час виконаних досліджень продемонстровано можливість регулювати співвідношення іонів Се3+/Се4+ на поверхні частинок СеО2 залежно від їхніх розмірів. Встановлено кореляцію між розмірами наночастинок та концентрацією іонів Се3+ на їхній поверхні. Зокрема, вчені показали, що при синтезі наночастинок церій діоксиду шляхом осадження у водно-спиртових розчинах розміри, а, відповідно, і хімічний стан іонів церію у їхньому складі є функцією діелектричної проникності реакційного середовища синтезу.
Встановлено, що синтезовані наночастинки СеО2 утворюють високостабільні та гомогенні водні суспензії (значення дзета-потенціалу > +40 мВ) без додаткових засобів стабілізації, що важливо для їхнього медико-біологічного використання.
Синтезовані наночастинки СеО2 українські хіміки дослідили у співпраці з колегами з відділу біофізики Інституту експериментальної фізики Словацької академії наук (м. Кошице, Словаччина). Показано, що синтезовані наночастинки СеО2 проявляють високу антиоксидантну активність. Для вивчення впливу наночастинок CeO2 на амілоїдну агрегацію білків науковці здійснили біологічні дослідження на модельних амілоїдних фібрилах інсуліну та довели, що «чисті» нефункціоналізовані наночастинки СеО2 активно руйнують сформовані амілоїдні фібрили інсуліну, а також виступають інгібіторами (стримувачами) при утворенні нових амілоїдних фібрил.
 Наночастинки СеО2, синтезовані у водно-спиртових розчинах при різному співвідношенні компонентів |
 Вплив наночастинок СеО2 на амілоїдну фібриляцію інсуліну |
Отже, дослідження наночастинок СеО2 продемонстрували їхню високу антиамілоїдну активність, що може бути перспективним при терапії захворювань (нейродегенеративних захворювань, запальних процесів тощо), спричинених оксидативним стресом і формуванням амілоїдних фібрил.
Дослідження виконували:
– завідувач відділу хімії твердого тіла Інституту загальної та неорганічної хімії імені В.І. Вернадського НАН України академік Анатолій Білоус;
– старший науковий співробітник цього відділу кандидат хімічних наук Юлія Шлапа;
– науковий співробітник цього відділу Ілля Тімашков.
Ці наукові результати опубліковано у статті:
За інформацією Інституту загальної та неорганічної хімії імені В.І. Вернадського НАН України