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Batteries and Fuel Cells

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A battery is a galvanic cell that is used as a source of electrical power for specific applications. Modern batteries exist in a multitude of forms to accommodate various applications, from tiny button batteries such as those that power wristwatches to the very large batteries used to supply backup energy to municipal power grids. Some batteries are designed for single-use applications and cannot be recharged (primary cells), while others are based on conveniently reversible cell reactions that...
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Electron Transport Chain: Complex I and II01:46

Electron Transport Chain: Complex I and II

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The mitochondrial electron transport chain (ETC) is the main energy generation system in the eukaryotic cells. However, mitochondria also produce cytotoxic reactive oxygen species (ROS) due to the large electron flow during oxidative phosphorylation. While Complex I is one of the primary sources of superoxide radicals, ROS production by Complex II is uncommon and may only be observed in cancer cells with mutated complexes.
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Una batería de oxígeno esterilizada y activada por el tumor

Jianwu Tian1, Bowen Li1, Chongzhi Wu2

  • 1Department of Chemical and Biomolecular Engineering, National University of Singapore, 4 Engineering Drive 1, Singapore 117585, Singapore.

Journal of the American Chemical Society
|August 15, 2025
PubMed
Resumen

Este estudio presenta una nueva estrategia controlada estéricamente para las baterías de oxígeno singlet programables (PSOB) para superar las limitaciones en la terapia fotodinámica. El nuevo enfoque permite la liberación de oxígeno sintonizable para mejorar el tratamiento del tumor con efectos secundarios reducidos.

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Área de la Ciencia:

  • Ingeniería biomédica
  • Ciencias de los materiales
  • Química

Sus antecedentes:

  • La terapia fotodinámica (PDT) enfrenta desafíos debido a la escasa penetración de la luz y los bajos niveles de oxígeno en los tumores.
  • Las baterías de oxígeno singlete programables (PSOB) ofrecen una solución prometedora al almacenar y liberar oxígeno singlete (1 O2) independientemente de la luz y el oxígeno.
  • Los métodos actuales para ajustar las vidas PSOB son limitados, lo que restringe su aplicabilidad clínica.

Objetivo del estudio:

  • Desarrollar una estrategia de PSOB controlada estérilmente para la liberación de O2 en los sitios del tumor.
  • Mejorar la estabilidad y controlar la cinética de liberación de PSOB para mejorar los resultados terapéuticos.
  • Investigar el impacto del obstáculo estérico en la estabilidad de los puentes de oxígeno metastables en las PSOB.

Principales métodos:

  • SOB-A y SOB-B sintetizados con sustituciones lineales en la cabeza de puente de carbono para mejorar el almacenamiento de O2.
  • SOB-A y SOB-B encapsulados en MOF-199 basado en Cu (II) para aprovechar el nanoconfinamiento para una mayor estabilidad.
  • Utilizó MOF-199 como un precursor de Cu (I) en el microambiente tumoral para catalizar la síntesis in situ de un PSOB estérico obstaculizado (SOB-AB) para la liberación rápida de O2.

Principales resultados:

  • Las sustituciones lineales aumentaron las semividas de almacenamiento (t1/2) de SOB-A y SOB-B a 10,5 y 8,7 horas, respectivamente.
  • El nanoconfinamiento en MOF-199 extendió la vida media a aproximadamente 60 horas, asegurando efectos secundarios mínimos antes de la terapia.
  • El SOB-AB generado in situ libera rápidamente 1O2 con un t1/2 de 9,5 minutos en el microambiente del tumor.

Conclusiones:

  • El obstáculo estérico tiene un impacto significativo en la estabilidad de los puentes de oxígeno metastables en las PSOB.
  • La estrategia de PSOB controlada estéricamente desarrollada permite la liberación sintonizable de O2 para una terapia fotodinámica efectiva.
  • Este enfoque allana el camino para la próxima generación de PSOB con eficiencia maximizada y efectos secundarios minimizados a través de efectos estéricos dinámicos.