Задовго до появи симптомів нейродегенерації тканини мозку повільно руйнуються під шквалом хімічних атак.
Щоб зміцнити нашу нервову систему від таких атак, потрібно контрабандним шляхом переправити певний захист через грізну межу, яка називається гематоенцефалічний бар’єр.
Крихітна частинка, виготовлена зі сполук, знайдених у викинутій кавовій гущі, може впоратися з цим завданням.
Дослідники з Техаського університету в Ель-Пасо (UTEP) продемонстрували в лабораторних тестах, що спеціально розроблений ними матеріал більш ніж здатний прибирати речовини, які викликають дегенерацію нервових клітин, що призводить до таких станів, як деменція і хвороба Паркінсона.
“Дуже важливо боротися з цими розладами до того, як вони досягнуть клінічної стадії”, – каже хімік UTEP і перший автор дослідження Махеш Нараян.
“На цьому етапі, швидше за все, буде вже занадто пізно. Будь-які сучасні методи лікування, які можуть впоратися з розвиненими симптомами нейродегенеративних захворювань, просто не по кишені більшості людей. Наша мета – знайти рішення, яке може запобігти більшості випадків цих захворювань за ціною, прийнятною для якомога більшої кількості пацієнтів”.
Серед численних причин нейродегенерації є безліч факторів навколишнього середовища, включаючи різні гербіциди та пестициди. Одним з найвідоміших прикладів є широко використовуваний засіб для боротьби з бур’янами паракват.
Незважаючи на численні дослідження, що пов’язують цю хімічну речовину з підвищеним ризиком розвитку хвороби Паркінсона – про який швейцарський виробник параквату нібито знав ще з 1960-х років – цей гербіцид все частіше використовується разом з іншими гербіцидами для боротьби зі шкідниками сільськогосподарських культур.
У нервовій системі паракват каталізує утворення супероксидних вільних радикалів, що може запустити ланцюг реакцій, які призводять до загибелі нейронів.
Протидія цим вільним радикалам за допомогою антиоксидантів може дати нервовим клітинам шанс на виживання. Є лише одна проблема – гематоенцефалічний бар’єр занадто добре виконує свою роботу, не дозволяючи більшості антиоксидантів, які ми можемо отримати з їжею, просочуватися глибоко в мозок.
Кофеїнова кислота – помітний виняток. Антиоксидант, який міститься у вині, яблуках і, звичайно ж, каві, виявлений у спинномозковій рідині, свідчить про те, що в певних концентраціях він може проникати крізь захисні бар’єри нашої нервової системи.
Щоб підсилити кунг-фу боротьби з супероксидом кофеїнової кислоти, Нараян та його команда перетворили цю сполуку на щось, що називається квантовою точкою.
Ці крихітні шматочки розміром лише кілька нанометрів у поперечнику мають електромагнітні властивості, які дозволяють квантовим ефектам просвічувати крізь них, що робить їх зручними в технологіях, які покладаються на оптичні виходи з високою точністю налаштування.
У цьому випадку випікання кавових відходів на вуглецеві квантові точки кавової кислоти (CACQD) збагачує електромагнітні зв’язки всередині молекул, так звану sp2-мережу, допомагаючи їм не лише ефективніше поглинати радикали, але й потенційно легше проникати крізь гематоенцефалічний бар’єр.
Проаналізувавши фізичні характеристики своїх CACQD і провівши серію тестів на клітинних лініях нейробластоми людини, дослідники показали, що їхній спін на основі кавової кислоти ефективно перешкоджає злипанню білків, які зазвичай асоціюються з нейродегенерацією.
Звичайно, знати, що терапевтична сполука працює в скляному посуді, – це не те саме, що продемонструвати успіх на людському організмі. Але той факт, що CACQD можна легко виробляти з легкодоступних відходів, лише додає їм привабливості.
“Вуглецеві квантові точки на основі кавової кислоти мають потенціал для трансформації у лікуванні нейродегенеративних розладів”, – говорить керівник дослідницької групи, хімік UTEP Джьотіш Кумар (Jyotish Kumar).
“Це пов’язано з тим, що жоден з існуючих методів лікування не виліковує захворювання, а лише допомагає впоратися з симптомами. Наша мета – знайти ліки, звернувшись до атомних і молекулярних основ, які керують цими станами”.
Це дослідження було опубліковане в Environmental Research..
