生物体中发现的氧化物是新陈代谢的副产品，对伤口愈合和免疫力至关重要。然而，当它们的浓度过高时，可能会发生炎症和组织损伤。伊利诺伊大学的工程师开发并测试了一种新的药物输送系统，该系统可以感知高氧化剂水平，并通过应用适量的抗氧化剂来恢复这种微妙的平衡。

这项研究成果发表在一本小杂志上。

研究人员表示，许多药物包括专门的聚合物和颗粒，一旦给药，它们可以控制药物释放的时间或浓度。然而，这些添加剂会阻碍某些药物(如抗氧化剂)在制造阶段的结晶，导致其在体内不受控制的溶解。

“我们在这里看到了开发一种不同类型的药物输送系统的机会，这种系统可以感应系统中的氧化剂水平，并根据需要通过应用抗氧化剂做出反应，”化学和生物分子工程教授兼研究合著者Hyunjoon Kong说。

孔和他的团队发现了一种组装儿茶素晶体的方法——绿茶中发现的亮绿色抗氧化剂——使用一种可以感知氧化剂浓度过高的聚合物。研究人员在大型水蚤(Daphnia magna)中测试了含有儿茶素晶体的聚合物的反应性，大型水蚤是一种常见的淡水甲壳动物。

“心率显示了潜在有毒化学物质影响水蚤生理的程度，”孔说。“水蚤通常用于监测环境对生态系统的影响，因为它们的心脏与脊椎动物的心脏相似。它们还被用于评估心脏保护药物的疗效。”

研究人员将水蚤暴露在被亚致死浓度的天然氧化剂过氧化氢污染的水中，同时监测它们的心率。他们发现，根据使用过氧化氢的浓度，水蚤的平均心率从每分钟348次下降到290次和277次。

当研究小组将新的儿茶素晶体聚合物与聚合物一起添加到实验中时，水蚤最终恢复到接近正常的心率。除了这种新聚合物的潜在药物用途外，孔的研究小组正在研究它在减少自然水道中高氧化性物质的影响方面的应用。

“过氧化氢通常用于清洁被过量藻类污染的水，这引起了人们对氧化剂如何影响水中生物的关注，”他说。“我们认为这种新的抗氧化剂输送系统可以用来解决天然水过氧化物的问题。”

研究人员计划促进用于制药和环境应用的聚合物的发展。“这项研究证明了这一概念，但我们仍有更多的工作要做，”孔说。“人们担心我们使用的特定聚合物聚乙烯亚胺二硒醚的安全性，但我们即将找到一种可行的替代品。”