I disturbi neurodegenerativi, tra cui l'Alzheimer, il Parkinson e l'Huntington, colpiscono milioni di persone negli Stati Uniti e il costo della cura delle persone che convivono con queste condizioni ammonta a centinaia di miliardi di dollari ogni anno.
Ora, i ricercatori dell'Università del Texas a El Paso potrebbero aver trovato una soluzione nei fondi di caffè usati, un materiale che viene scartato ogni giorno dalle case e dalle aziende di tutto il mondo.
Un team guidato da Jyotish Kumar, uno studente di dottorato presso il Dipartimento di Chimica e Biochimica, e supervisionato da Mahesh Narayan, Ph.D., professore e membro della Royal Society of Chemistry nello stesso dipartimento, ha scoperto che a base di acido caffeico I Carbon Quantum Dots (CACQD), che possono essere derivati dai fondi di caffè usati, hanno il potenziale di proteggere le cellule cerebrali dai danni causati da diverse malattie neurodegenerative, se la condizione è innescata da fattori come l’obesità, l’età e l’esposizione a pesticidi e altri fattori. sostanze chimiche ambientali tossiche.
Il loro lavoro è descritto in un articolo pubblicato sulla rivista Environmental Research .
"I Carbon Quantum Dots a base di acido caffeico hanno il potenziale per essere trasformativi nel trattamento dei disturbi neurodegenerativi", ha affermato Kumar. "Questo perché nessuno dei trattamenti attuali risolve le malattie; aiutano solo a gestire i sintomi. Il nostro obiettivo è trovare una cura affrontando le basi atomiche e molecolari che determinano queste condizioni."
Le malattie neurodegenerative sono caratterizzate principalmente dalla perdita di neuroni o cellule cerebrali. Inibiscono la capacità di una persona di eseguire funzioni di base come il movimento e la parola, nonché compiti più complicati tra cui le funzioni della vescica e dell'intestino e le capacità cognitive.
I disturbi, quando sono nelle fasi iniziali e sono causati dallo stile di vita o da fattori ambientali, condividono diversi tratti. Questi includono livelli elevati di radicali liberi (molecole dannose note per contribuire ad altre malattie come cancro, malattie cardiache e perdita della vista) nel cervello e l’aggregazione di frammenti di proteine che formano amiloide che possono portare alla formazione di placche o fibrille nel cervello. il cervello.
Kumar e i suoi colleghi hanno scoperto che i CACQD erano neuroprotettivi negli esperimenti in provetta, nelle linee cellulari e in altri modelli della malattia di Parkinson quando il disturbo era causato da un pesticida chiamato paraquat. I CACQD, ha osservato il team, erano in grado di rimuovere i radicali liberi o di impedire loro di causare danni e inibivano l'aggregazione dei frammenti di proteina amiloide senza causare effetti collaterali significativi.
Il team ipotizza che negli esseri umani, nella fase iniziale di una condizione come l'Alzheimer o il Parkinson, un trattamento basato sui CACQD possa essere efficace nel prevenire la malattia nella sua interezza.
"È fondamentale affrontare questi disturbi prima che raggiungano la fase clinica", ha detto Narayan. "A quel punto, probabilmente sarà troppo tardi. Qualsiasi trattamento attuale in grado di affrontare i sintomi avanzati della malattia neurodegenerativa è semplicemente al di là delle possibilità della maggior parte delle persone. Il nostro obiettivo è trovare una soluzione che possa prevenire la maggior parte dei casi di queste condizioni in un colpo solo." costo gestibile per il maggior numero possibile di pazienti."
L'acido caffeico appartiene a una famiglia di composti chiamati polifenoli, che sono composti di origine vegetale noti per le loro proprietà antiossidanti o di eliminazione dei radicali liberi. L'acido caffeico è unico perché può penetrare la barriera emato-encefalica ed è quindi in grado di esercitare i suoi effetti sulle cellule all'interno del cervello, ha detto Narayan.
Il processo utilizzato dal team per estrarre i CACQD dai fondi di caffè usati è considerato "chimica verde", il che significa che è rispettoso dell'ambiente. Nel loro laboratorio, il team "cucina" campioni di fondi di caffè a 200° per quattro ore per riorientare la struttura del carbonio dell'acido caffeico e formare CACQD. L'abbondanza di fondi di caffè è ciò che rende il processo economico e sostenibile, ha affermato Narayan.
Oltre a Kumar, dozzine di studenti laureati e universitari dell'UTEP hanno lavorato a questo progetto con Narayan, inclusa Sofia Delgado, un'ex studentessa universitaria dell'UTEP che ora sta conseguendo il dottorato di ricerca. all'Università di Yale.
Narayan e Kumar hanno entrambi affermato di sapere che il traguardo è ancora lontano. Ma, per ora, stanno andando avanti in un viaggio che potrebbe portare a un farmaco (forse una pillola) in grado di prevenire la stragrande maggioranza dei disturbi neurodegenerativi causati da fattori diversi dalla genetica.
Ulteriori informazioni: Jyotish Kumar et al, Ricarbonizzazione dell'acido caffeico:una chimica verde, una piattaforma sostenibile di nanomateriali di carbonio per intervenire nella neurodegenerazione indotta da contaminanti emergenti, Ricerca ambientale (2023). DOI:10.1016/j.envres.2023.116932
Informazioni sul giornale: Ricerca ambientale
Fornito dall'Università del Texas a El Paso
