Der Kaffeesatz, den Sie jeden Morgen wegwerfen, birgt möglicherweise Quantengeheimnisse, die zum Schutz vor Demenz und anderen Erkrankungen beitragen können.
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass so genannte kaffeesäurebasierte Kohlenstoffquantenpunkte (CACQDs), die aus Kaffeesatz hergestellt werden können, Neuronen im Gehirn vor Schäden durch verschiedene neurodegenerative Erkrankungen schützen können, heißt es in einer neuen Studie in der Zeitschrift Umweltforschung.
Diese CACQDs schützen die Neuronen nur dann vor neurodegenerativen Erkrankungen, wenn die Krankheit durch Faktoren wie Fettleibigkeit, Alter und Exposition gegenüber Pestiziden und anderen giftigen Umweltchemikalien ausgelöst wird.
„Kohlenstoff-Quantenpunkte auf Kaffeesäurebasis haben das Potenzial, bei der Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen einen Wandel herbeizuführen“, sagte Jyotish Kumar, Co-Autor des Artikels, Doktorand am Department of Chemistry and Biochemistry der University of Texas in El Paso ein Statement. „Das liegt daran, dass keine der aktuellen Behandlungen die Krankheiten heilt; sie helfen nur, die Symptome zu lindern. Unser Ziel ist es, eine Heilung zu finden, indem wir die atomaren und molekularen Grundlagen angehen, die diese Erkrankungen auslösen.“
Zu den neurodegenerativen Erkrankungen gehören die Alzheimer-Krankheit – eine Form der Demenz –, die Parkinson-Krankheit und die Huntington-Krankheit, die alle hauptsächlich mit dem Verlust von Neuronen oder Gehirnzellen und dem daraus resultierenden Verlust der Gehirnfunktion verbunden sind. Millionen von Menschen in den Vereinigten Staaten leben mit diesen Erkrankungen und die Kosten für ihre Pflege belaufen sich jedes Jahr auf Milliarden.
Diese Erkrankungen können genetisch bedingt sein oder durch Lebensstil oder Umweltfaktoren ausgelöst werden. Umweltbedingte neurodegenerative Erkrankungen weisen in ihren frühen Stadien häufig gemeinsame Merkmale auf, darunter erhöhte Konzentrationen freier Radikale im Gehirn – schädliche Moleküle, die mit Krebs und anderen Erkrankungen in Verbindung gebracht werden – sowie amyloidbildende Proteine, die sich zu aggregieren beginnen und zu Amyloidplaques führen können das Gehirn. Amyloid-Plaques sind eines der Kennzeichen von Demenz.
Die Forscher der University of Texas in El Paso fanden heraus, dass die CACQDs in Reagenzglasexperimenten, Zelllinien und anderen Modellen von Parkinson, bei denen die Erkrankung durch das Pestizid Paraquat verursacht wurde, neuroprotektiv wirkten. Das CACQD wirkte, indem es freie Radikale entfernte und verhinderte, dass sie Schäden verursachten, und indem es die Aggregation von Amyloid-Proteinfragmenten hemmte.
Die Wissenschaftler schlagen vor, dass die CACQDs daher in den sehr frühen Stadien neurodegenerativer Erkrankungen eingesetzt werden könnten, um deren weitere Entwicklung zu verhindern.
„Es ist von entscheidender Bedeutung, diese Störungen anzugehen, bevor sie das klinische Stadium erreichen“, sagte Mahesh Narayan, Professor an der University of Texas in El Paso, Mitglied der Royal Society of Chemistry und Mitautor der Studie, in der Erklärung.
„Zu diesem Zeitpunkt ist es wahrscheinlich zu spät. Alle aktuellen Behandlungen, die fortgeschrittene Symptome einer neurodegenerativen Erkrankung behandeln können, übersteigen einfach die Möglichkeiten der meisten Menschen. Unser Ziel ist es, eine Lösung zu finden, die die meisten Fälle dieser Erkrankungen auf einmal verhindern kann.“ Kosten, die für möglichst viele Patienten beherrschbar sind.“
Die CACQDs sind für diese Rolle besonders geeignet, da die Kaffeesäure, aus der sie gewonnen werden, die Blut-Hirn-Schranke durchdringen und daher auf die Zellen im Gehirn einwirken kann, wo neurodegenerative Erkrankungen den größten Schaden anrichten.
Quantenpunkte sind Halbleiterteilchen mit einem Durchmesser von nur wenigen Nanometern, die über mehrere seltsame und besondere Eigenschaften verfügen, die in der Biologie, Chemie und Physik Anwendung finden. Diese CACQDs werden durch vierstündiges Kochen bei 200 Grad aus dem Kaffeesatz gewonnen, was den Prozess aufgrund der Fülle an Kaffeesatz sowohl wirtschaftlich als auch nachhaltig macht.
Die Forscher hoffen, die Anwendungen dieser CACQDs bei der Behandlung von Neurodegeneration weiter untersuchen zu können, mit dem Ziel, ein Medikament zu entwickeln, das umweltbedingten Erkrankungen vorbeugen kann.
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