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Fulleren-Nanopartikel und ihre antioxidative Wirkung: Ein Vergleich zu anderen Strahlenschutzmitteln
Jirina Vavrova, Martina Rezacova, Jaroslav Pejchal
Abteilung für Radiobiologie, Universität für Verteidigung, Fakultät für Militärgesundheitswissenschaften, Hradec Králové, Tschechische Republik
Abteilung für Medizinische Biochemie, Medizinische Fakultät in Hradec Kralove, Karlsuniversität in Prag, Tschechische Republik
Journal of Applied Biomedicine #10 (2012) DOI 10.2478/v10136-012-0002-2 ISSN 1214-0287
Auszug aus der C60 Erfahrung:
Die Strahlentherapie nimmt bei der Behandlung von bösartigen Erkrankungen eine wichtige Stellung ein, obwohl strahlenbedingte Nebenwirkungen auf normales Gewebe vorliegen. So werden Substanzen entwickelt, die sowohl die akuten als auch die langfristigen Strahlenwirkungen auf gesundes Gewebe reduzieren sollen.
Derzeit wird in der klinischen Praxis eine schwefelhaltige Verbindung Amifostin (WR2721, Ethyol) als Strahlenschutzmittel verwendet. Es selbst hat jedoch erhebliche Nebenwirkungen, einschließlich Hypotonie (bei 62% der Patienten), Hypokalzämie, Durchfall, Übelkeit und Erbrechen.
Kohlenstoffnanokugeln, bekannt als Fullerene, und ihre wasserlöslichen Derivate (z. B. C60 (OH) 24, Dendrofulleren DF-1) üben antioxidative Eigenschaften aus und verringern die Schädigung der DNA in bestrahlten Zellen.
Wasserlösliche Fullerene sind wenig toxische Substanzen und daher hinsichtlich ihrer Verwendung als Strahlenschutzmittel attraktiv.
Fazit:
Polyamino- und Polyhydroxy-Fullerene zeigen, dass die Wasserlöslichkeit mit der Anzahl der in das Molekül eingeführten Gruppen zunimmt.
Es kann schlüssig festgestellt werden, dass wasserlösliche Fullerenderivate sowohl in vitro als auch in vivo als Radikalfänger erhebliche Schutzwirkungen gegen den oxidativen Stress ausüben (Dugan et al. 2001, Ali et al. 2004, Bakry et al. 2007) Injac et al., 2008).
Die radioprotektiven Wirkungen wurden in Fullerenolen, Carboxy-Fullerenen, mit Polyvinylpyrrolidon umwickeltem Fulleren und DF-1 gezeigt.
Tabelle 1 fasst einen Vergleich der DRFs nach einer einzigen 30-minütigen Anwendung von wasserlöslichem Dendrofulleren DF-1 vor der Bestrahlung (DRF = 1,22) mit den Wirkungen anderer Strahlenschutzmittel zusammen.
Angesichts der Tatsache, dass diese Substanzen (Fullerenol, DF-1) keine oder nur geringe Nebenwirkungen haben, bieten sie ein großes Potenzial, Strahlenschutzmittel mit der Möglichkeit einer wiederholten Verabreichung zu werden, die bei einer fraktionierten Standard-Strahlentherapie erforderlich ist.
Analyse der Studie
Die aufschlussreiche Arbeit von Vavrova, Rezacova und Pejchal stellt eine vielversprechende Alternative zu den Herausforderungen der Strahlentherapie dar. Ihr Schwerpunkt auf Fullerenen, insbesondere auf wasserlöslichen Derivaten wie C60(OH)24 und Dendrofulleren DF-1, veranschaulicht das Potenzial dieser Kohlenstoffnanokugeln als praktikable Strahlenschutzmittel, indem sie ihre starken antioxidativen Eigenschaften und ihre Fähigkeit zur Verringerung von DNA-Schäden in bestrahlten Zellen demonstrieren.
Im Vergleich dazu weist das derzeit verwendete Strahlenschutzmittel Amifostin bemerkenswerte Nebenwirkungen wie Hypotonie, Hypokalzämie, Durchfall, Übelkeit und Erbrechen auf. Das geringe toxische Profil der wasserlöslichen Fullerene macht sie daher für die Strahlentherapie besonders interessant.
Die Studie hebt hervor, dass Polyamino- und Polyhydroxy-Fullerene eine erhöhte Wasserlöslichkeit aufweisen, die von der Anzahl der in das Molekül eingeführten Gruppen abhängt. Darüber hinaus haben Fullerenol, DF-1 und andere ähnliche Substanzen radioprotektive Wirkungen bei minimalen Nebenwirkungen gezeigt.
Die Aufgabe der zukünftigen Forschung besteht nun darin, die Mechanismen zu erforschen, durch die diese Fullerene als Radikalfänger wirken, sowohl in vitro als auch in vivo. Mit diesem Wissen stehen wir kurz davor, die Landschaft der Strahlentherapie zu verändern und eine Ära effizienter und sicherer Behandlungen einzuläuten.
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