Nanoscale cerium dioxide as a mimetic of antioxidant protection enzymes

Аналіз останніх публікацій свідчить про широке використання в біології та медицині нанорозмірних сполук з біоміметичною та антиоксидантною активністю. Нанопродукти діоксиду церію вважаються перспективним нанобіоматеріалом для біомедичних застосувань через їх високу біосумісність, низьку токсичність та каталітичну активність. Охарактеризовано роль розчинних солей Ce3+ як бактеріостатичних, бактерицидних, імуномодулюючих та протипухлинних засобів. Показано значення нанокристалічного діоксиду церію в захисті клітин від окислювального стресу. Висока ефективність нанодисперсного діоксиду церію пов’язана з його нестехіометрією киснем, здатністю брати участь у окислювально-відновних процесах у живій клітині та здатністю до автогенерації, що є її основною відмінністю від класичних антиоксидантів. Як сполука, яка, як показано, має УФ-захисну дію, відрізняється ефективністю для окремих тканин, нано-церій діоксид показаний для використання в лікуванні пухлинних процесів, він має пробіотичну, антибактеріальну та противірусну дію. Показано, що наноцерій може діяти як міметик супероксиддисмутази, каталази, деяких оксидаз, оксидоредуктаз та фосфатаз, а також може брати участь у нейтралізації реакційноздатного азоту. Було встановлено, що, на відміну від природних ферментів, наноцерій має більш інтенсивний вплив на швидкість реакції і не потребує особливих умов навколишнього середовища, таких як певна температура та реакція навколишнього середовища. Можливість зміни каталітичної активності наночастинок діоксиду церію може бути досягнута шляхом зміни їх розмірів, дисперсії та оболонки ліганду. Наявність більшої кількості поверхневих дефектів (поверхневих вакансій кисню), які стабілізують ступінь окиснення Ce3+, дозволяє діоксиду церію накопичуватися та вивільняти кисень із його кристалічної решітки залежно від умов навколишнього середовища. Змінюючи стехіометрію нанодисперсного діоксиду церію, можна регулювати його антиоксидантні та проокислювальні властивості та активність ферментів. Застосування наноматеріальних ферментів міметики створює здатність знижувати витрати на їх синтез, підвищувати каталітичну активність та стабільність у суворих умовах.