ملانی کواتاپ و سودیپتا سیل از محققان علوم مواد دانشگاه فلوریدا مرکزی، نانوذرات اکسید سریم را طراحی کرده‌اند که از استخوان‌ها در برابر آسیب ناشی از تشعشعات محافظت می‌کند.
این نانوذرات همچنین توانایی‌هایی در بهبود بازسازی استخوان، کاهش از دست دادن سلول‌های خونی و کمک به کشتن سلول‌های سرطانی نشان داده است.
نتایج یافته‌های آن‌ها با همکاری دانشگاه اوکلند، دانشگاه تگزاس، دانشگاه کارولینای شمالی، دانشگاه شفیلد و دانشگاه هادرسفیلد در نشریه Bioactive Materials منتشر شد.
تقریباً ۵۰ درصد از بیماران سرطانی پرتودرمانی می‌شوند، درمانی که از ذرات باردار الکتریکی برای کشتن سلول‌های سرطانی استفاده می‌کند. حدود ۴۰ درصد از بیماران با این روش درمانی بهبود می یابند. با این حال، آسیب استخوان یک عارضه جانبی است که بر روی ۷۵٪ از بیمارانی که پرتودرمانی دریافت می‌کنند، تأثیر می‌گذارد.
ملانی کواتاپ می گوید: «به دلیل محتوای کلسیم بالا، استخوان ۳۰ تا ۴۰ درصد بیشتر از سایر بافت‌ها تشعشعات را جذب می کند و بنابراین یک محل آسیب‌پذیر شایع است. پرتو، استخوان را به راحتی می‌شکند. به دلیل آسیب ناشی از تشعشع، بسیاری از افراد قادر به ترمیم شکستگی استخوان خود نیستند. در برخی افراد، این امر منجر به قطع عضو برای رفع عارضه می‌شود.
در حالی که پرتوهای رادیودرمانی مستقیم تومور را هدف قرار می‌دهند، بافت سالم اطراف نیز آسیب می‌بیند و می‌تواند بسیاری از مشکلات سلامتی را برای بیماران ایجاد کند.
وی می‌گوید: «در حال حاضر، هیچ دارو یا درمانی واقعی برای محافظت از بافت سالم در برابر آسیب ناشی از تشعشع وجود ندارد. این موضوع نه تنها برای بیماران سرطانی که تحت رادیودرمانی قرار می‌گیرند یک مشکل است، بلکه برای فضانوردان و اکتشافات اعماق فضا در آینده نیز مشکل ایجاد می‌کند.»
دفاع طبیعی بدن در برابر تشعشعات، گروهی از آنزیم‌ها به نام آنتی‌اکسیدان‌ها است، اما این سیستم دفاعی به راحتی تحت تأثیر تشعشعات قرار می‌گیرد و به تنهایی نمی‌تواند از بدن در برابر آسیب محافظت کند. دکتر سیل، یکی از پیشروان حوزه فناوری‌نانو، نانوذره اکسید سریم یا نانوسریا را طراحی کرده که فعالیت این آنتی اکسیدان‌ها را تقلید می‌کند و مکانیسم دفاعی قوی‌تری در محافظت از سلول‌ها در برابر آسیب DNA دارد.
سیل می‌گوید: «نانوسریا با ساختار شبکه‌ای احیاکننده‌ای که به‌طور خاص طراحی شده است، کار می‌کند که مسئول از بین بردن گونه‌های مضر اکسیژن فعال است که محصول جانبی پرتو درمانی است.»
ملانی کواتاپ می‌گوید: «مطالعه ما نشان داد که قرار گرفتن موش‌ها در معرض تشعشعات در سطوح مشابهی که به بیماران سرطانی داده می‌شود، منجر به استخوان‌های ضعیف و آسیب‌دیده می‌شود. با این حال، زمانی که حیوانات را با این نانوماده درمان کردیم، طی سه دوز پرتودرمانی که در طول سه روز انجام شد، متوجه شدیم که استخوان آسیبی ندیده است و قدرتی مشابه استخوان سالم دارد.»
این مطالعه همچنین نشان داد که درمان نانوزیمی با کشتن سلول‌های سرطانی، احتمالاً به دلیل افزایش اسیدیته است، همچنین این روش کمک کرده تا بدن در برابر از بین رفتن گلبول‌های سفید و قرمز خون که معمولاً در بیماران سرطانی رخ می‌دهد، محافظت شود. تعداد کم گلبول‌های سفید و قرمز به این معنی است که بیمار بیشتر مستعد ابتلا به عفونت است. یافته جالب دیگر این است که این نانوذره همچنین توانایی سلول‌های سالم را برای تولید آنتی‌اکسیدان‌های بیشتر، کاهش التهاب و تشکیل استخوان را تقویت می‌کند.