• Antioxidáns hatású enzimutánzó nanokompozitok előállítása

Viczián Dániel

Szegedi Radnóti Miklós Kísérleti Gimnázium

Konzulensek:
Dr. Szilágyi István
Szivós Ádám

Antioxidáns hatású enzimutánzó nanokompozitok előállítása

Az élő szervezetben mindig megtalálhatók nagy reakciókészségű molekulák és ionok, ezek egy csoportját alkotják a reaktív oxigén származékok (ROS). A ROS (pl. hidroxilgyök, peroxidion, szuperoxidion…) koncentrációjának megnövekedése hosszú távon oxidatív stresszhez vezethet, amely számos súlyos betegség kialakulását elősegíti. A leghatékonyabb természetes védekezőrendszert több enzim (kataláz, torma peroxidáz, szuperoxid dizmutáz…) együttese építi fel, amelyek kaszkádreakciókban bontják le a veszélyes, reaktív molekulákat. Antioxidáns szerepük kiaknázásában a biológia és orvostudomány mellett az ipar is számos területen érdekelt, ám felhasználásuk komoly hátrányokba ütközik. Kinyerésük és tárolásuk rendkívül költséges, környezetük változásaira pedig igen érzékenyek. Alternatívát jelenthetnek például enzimeket utánozni képes szervetlen nanorészecskék, a nanozyme-ok, amelyek jelentősen olcsóbb, fenntartható előállítást, finomhangolható fizikai-kémiai tulajdonságokat és lényegesen nagyobb stabilitást kínálnak.
Dániel munkája során MnO2 nanorészecskéken alapuló kompozitok fejlesztésében vett részt, amelyek többek között a kataláz (CAT) és szuperoxid dizmutáz (SOD) enzimet is hatékonyan utánozzák. A vizsgált rendszerek számára megfelelő körülmények (pH, ionerősség, koncentráció) beállítása során megállapította, hogy a MnO2 nanorészecskék stabilizálásra szorulnak. Felületüket először pozitív töltésű polielektrolittal (poli-diallildimetil-ammónium-klorid, PDADMAC) vonta be, majd a kapott PMn részecskéket negatív töltésű, felületi szulfát-csoportokkal borított latex nanorészecskéken immobilizálta. Az így előállított SPMn kompozit jelentősen stabilabbnak bizonyult a kiindulási rendszernél, CAT és SOD aktivitása pedig számottevő volt. Ezek után egy másik ígéretes nanozyme-ot, CeO2-ot is funkcionalizáltunk PDADMAC-kal, majd elektrosztatikus vonzáson alapuló heteroaggregációval PMn-Ce és PCe-Mn összetételben hozott létre kompozitokat. Mindkét így előállított kompozit a CAT- és SOD-teszten is hatékony antioxidánsnak bizonyult.
Minden vizsgált rendszer bizonyította tehát sokoldalú és jelentős antioxidáns hatását. Fontos eredmény még, hogy minden a pályázó által előállított kompozit az eredeti nanorészecskéknél lényegesen stabilabb, ezáltal természetes enzimek és nanozyme-ok számára eddig egyaránt elérhetetlen orvosi, illetve ipari alkalmazási területek, lehetőségek nyílhatnak meg előtte.