Ossido di cerio: nanoparticelle, reazioni

I ricercatori della Rice University hanno recentemente pubblicato uno studio relativo alle proprietà antiossidanti di un elemento che si trova nella marmitta catalitica delle autovetture che potrebbe essere sfruttato in campo medico. Microsfere di ossido di cerio sono state ricoperte da un sottile strato di acido oleico per renderle biocompatibili.

I nanocristalli di ossido di cerio sono in grado di assorbire e rilasciare ioni ossigeno in una reazione di ossidoriduzione. Il processo è analogo a quello che avviene nelle marmitte catalitiche che assorbono ed eliminano i polluttanti atmosferici.

Le particelle ottenute dai ricercatori sono così piccole da poter essere iniettate nel sangue quando gli organi richiedono protezione dall’ossidazione. In particolare dopo effetti traumatici quando le specie reattive all’ossigeno (ROS acronimo di Reactive Oxygen Species) aumentano notevolmente. I ROS sono i radicali liberi a maggior diffusione tra cui si annoverano l’anione superossido O₂^–, il perossido di idrogeno H₂O₂ e il radicale ossidrilico ·OH.

Le particelle contenenti cerio agiscono  immediatamente assorbendo i ROS. Continuano la loro azione quando le particelle ritornano allo stato iniziale secondo un meccanismo che, al momento, non è ancora chiaro.

L’ossido di cerio (III) Ce₂O₃  già impiegato , tra l’altro, come convertitore catalitico, nel processo studiato rimane stabile passando continuamente  da ossido di cerio (III)  a ossido di cerio (IV) CeO₂ . Nel primo stato, le nanoparticelle presentano lacune sulla loro superficie  che assorbono gli ioni dell’ossigeno come una spugna.

Reazioni dell’ossido di cerio

L’ossido di cerio (III)  quando è a contatto con i radicali liberi cattura ossigeno e si trasforma in ossido di cerio (IV). Quest’ultimo rilascia lentamente l’ossigeno acquisito trasformandosi nuovamente in ossido di cerio (III) abbattendo così i radicali liberi. Secondo gli scienziati le dimensioni minuscole delle particelle le rende degli spazzini di ossigeno.

Quanto più sono piccole tali particelle tanto più aumenta la loro area superficiale e quindi la loro capacità di catturare il radicali liberi. Un grammo di tali nanoparticelle presenta un’area superficiale pari a un campo di calcio. Pertanto sono in grado di assorbire una enorme quantità di ossigeno.

Tali nanoparticelle sono realizzate in forma sferica e uniforme e il rivestimento è sufficientemente sottile da consentire il passaggio di ossigeno ma sufficientemente forte da proteggerle in molti cicli di assorbimento dei ROS.

Nel test con perossido di idrogeno  le nanoparticelle  di ossido di cerio mostrano un’efficacia di nove volte maggiore rispetto ai comuni antiossidanti. Riescono ad agire per venti cicli di reazioni di ossidoriduzione.

Si ritiene che le proprietà mostrate da tali nanoparticelle possano aiutare i malati di cancro sottoposti a radioterapia infatti i  radioprotettori  in uso finora devono essere usati un grandi dosi ed hanno molti effetti collaterali.

Le nanoparticelle che hanno trovato ampio utilizzo nel campo dell’elettronica potrebbero aprire nuovi orizzonti anche nel campo della medicina.