Control and synthesis of cerium oxide nanoparticles for medical applications

Abstract

Las nanopartículas de óxido de cerio (CeO2 NPs) son uno de los nanomateriales más prometedores para futuras aplicaciones médicas debido a sus interesantes propiedades en la nanoescala. CeO2 NPs tienen especial atención debido a sus propiedades catalíticas ejerciendo como antioxidante, siendo capaz de enmascarar las especies reactivas de oxígeno (ROS) tales como H2O2, OH. , O2-. Estos radicales libres cuando están en exceso generan alteraciones en el metabolismo, produciendo graves efectos como enfermedades neurodegenerativas, daño hepático, enfermedades en la retina y, por supuesto, inflamación. La necesidad de tener un agente adecuado para hacer frente al estrés oxidativo hace que las CeO2 NPs sean interesantes desde un punto de vista médico. Sin embargo, CeO2 NPs también tienen la habilidad de actuar como oxidantes en algunos casos. Este hecho es debido a su alta capacidad de amortiguar electrones gracias a su incompleta estructura electrónica 4f, siendo las nanopartículas reducidas u oxidadas según su entorno. En la literatura existe mucha controversia sobre el mecanismo de acción y la actividad catalítica de las nanopartículas del óxido de cerio en sistemas biológicos, aparte de su toxicidad. Por esta razón, una síntesis idónea de este material es necesaria y estudiar sus mecanismos de reacción es también requerido para entender las características de estos nanomateriales, que serán esenciales para sus futuras aplicaciones. Las características de CeO2 NPs producidas tienen que ser evaluadas previamente a su uso porque cada tipo de síntesis es responsable de las propiedades del producto final. Además, es indispensable estudiar la actividad de CeO2 NPs en medios biológicos para ser capaces de predecir su comportamiento en esas condiciones. En conclusión, la síntesis de CeO2 NPs será la encargada de las características del material elaborado, de forma que estudiar y desarrollar este proceso será esencial para aprovechar al máximo las propiedades de las nanopartículas de óxido de cerio deseadas para sus futuras aplicaciones médicas.

Cerium oxide nanoparticles (CeO2 NPs) are one of the most promising materials for future applications in medicine because of their interesting properties at nanoscale. CeO2 NPs have special attention due to their catalytic properties as antioxidant agent, being able to scavenge reactive oxygen species (ROS) such as H2O2, OH. , O2-. These free radicals when they are in excess generate alterations in metabolism, producing effects such as neurodegenerative diseases, hepatic damage, retinal illnesses and, of course, inflammation. Necessity to have a properly agent for facing oxidative stress make CeO2 NPs interesting from medical point of view. However, CeO2 NPs also have the ability to act as oxidant elements in some cases. This fact is due to their high capacity to buffer electrons thanks to their unfilled 4f electronic structure, being reduced or oxidized in accordance with surroundings. In literature there is much controversy about mechanism of action and catalytic activity of cerium oxide nanoparticles in biological systems, apart from their toxicity too. For that reason, a suitable synthesis of this material is necessary and studying their mechanism of reaction is also required to understand characteristics of these nanomaterials which will be essential for their future applications. Characteristics of nanoceria produced have to be evaluated before their utilization because type of synthesis is responsible for properties of final product. In addition, it is also indispensable study activity of CeO2 NPs in biological media for being able to predict their behavior in those conditions. In conclusion, synthesis of CeO2 NPs will be responsible for characteristics of material so, studying and developing this process will be essential for taking the maximum advantage of their desired properties from cerium oxide nanoparticles for future medical applications.