A novel approach for the prevention of ionizing radiation-induced bone loss using a designer multifunctional cerium oxide nanozyme

破骨细胞 氧化铈 活性氧 电离辐射 化学 DNA损伤 生物物理学 纳米材料 材料科学 氧化物 体外 纳米技术 辐照 生物化学 DNA 生物 有机化学 物理 核物理学
作者
Fei Wei,Craig J. Neal,Tamil S. Sakthivel,Yifei Fu,Mahmoud Omer,Amitava Adhikary,Samuel Ward,Khoa Minh Ta,Samuel Moxon,Marco Molinari,Jackson Asiatico,Michael Kinzel,Sergey Yarmolenko,Vee San Cheong,Nina Orlovskaya,Ranajay Ghosh,Sudipta Seal,Melanie Coathup
出处
期刊:Bioactive Materials [Elsevier]
卷期号:21: 547-565 被引量:63
标识
DOI:10.1016/j.bioactmat.2022.09.011
摘要

The disability, mortality and costs due to ionizing radiation (IR)-induced osteoporotic bone fractures are substantial and no effective therapy exists. Ionizing radiation increases cellular oxidative damage, causing an imbalance in bone turnover that is primarily driven via heightened activity of the bone-resorbing osteoclast. We demonstrate that rats exposed to sublethal levels of IR develop fragile, osteoporotic bone. At reactive surface sites, cerium ions have the ability to easily undergo redox cycling: drastically adjusting their electronic configurations and versatile catalytic activities. These properties make cerium oxide nanomaterials fascinating. We show that an engineered artificial nanozyme composed of cerium oxide, and designed to possess a higher fraction of trivalent (Ce3+) surface sites, mitigates the IR-induced loss in bone area, bone architecture, and strength. These investigations also demonstrate that our nanozyme furnishes several mechanistic avenues of protection and selectively targets highly damaging reactive oxygen species, protecting the rats against IR-induced DNA damage, cellular senescence, and elevated osteoclastic activity in vitro and in vivo. Further, we reveal that our nanozyme is a previously unreported key regulator of osteoclast formation derived from macrophages while also directly targeting bone progenitor cells, favoring new bone formation despite its exposure to harmful levels of IR in vitro. These findings open a new approach for the specific prevention of IR-induced bone loss using synthesis-mediated designer multifunctional nanomaterials.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
652183758完成签到 ,获得积分10
刚刚
aurevoir完成签到,获得积分10
3秒前
wuyun9653完成签到,获得积分10
4秒前
7秒前
monster完成签到 ,获得积分0
7秒前
8秒前
萍萍完成签到 ,获得积分10
10秒前
程小柒完成签到 ,获得积分10
11秒前
Tiny完成签到 ,获得积分10
12秒前
13秒前
Ya完成签到 ,获得积分10
13秒前
调皮的笑阳完成签到 ,获得积分10
16秒前
洁净之玉完成签到,获得积分20
19秒前
我要看文献完成签到 ,获得积分10
20秒前
我爱行楷完成签到,获得积分10
27秒前
遇安完成签到 ,获得积分10
30秒前
30秒前
十八完成签到 ,获得积分10
32秒前
年轻千愁完成签到 ,获得积分0
34秒前
34秒前
洁净之玉发布了新的文献求助10
40秒前
靓丽奇迹完成签到 ,获得积分10
42秒前
少年完成签到 ,获得积分10
42秒前
时代更迭完成签到 ,获得积分10
44秒前
泥嚎完成签到,获得积分10
49秒前
哥哥发布了新的文献求助10
50秒前
apckkk完成签到 ,获得积分10
51秒前
香蕉新儿完成签到,获得积分10
53秒前
55秒前
huiluowork完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Bressanone完成签到,获得积分10
1分钟前
趙途嘵生完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
1分钟前
xiuxiu125完成签到,获得积分10
1分钟前
czj完成签到 ,获得积分0
1分钟前
免疫小白完成签到 ,获得积分10
1分钟前
ng完成签到 ,获得积分10
1分钟前
赘婿应助xun采纳,获得20
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 2000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
晋绥日报合订本24册(影印本1986年)【1940年9月–1949年5月】 1000
Social Cognition: Understanding People and Events 1000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6034634
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7744457
关于积分的说明 16206144
捐赠科研通 5180991
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2772819
邀请新用户注册赠送积分活动 1755990
关于科研通互助平台的介绍 1640817