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纳米粒子近年来已被研究作为对抗可能导致包括阿尔茨海默病在内的几种不同神经退行性疾病发病的神经毒性蛋白的工具。这些蛋白质，特别是淀粉样β肽，被认为在沉积大脑中的纤维斑块，损害突触（神经元之间的接触点）并导致认知能力下降中发挥作用。
在阿尔茨海默病发病期间，淀粉样β蛋白聚集在大脑中形成新记忆的中心。随着疾病的进展，这些有毒的蛋白质片段阻止神经递质到达神经元上的受体。纳米粒子的前景在于，它们具有模拟某些生物功能以及穿透血脑屏障的能力，这将使它们比可能含有短肽、抗体或蛋白质（如人血清白蛋白(HSA)蛋白）某些变体的药物化合物更能阻止阻断神经元的原纤维生长。（目前市场上没有抗阿尔茨海默病药物。）虽然已经证明这些化合物会干扰原纤维的形成，但研究人员希望无机纳米粒子能够更有效地做到这一点。
尽管纳米技术方法具有巨大的潜力，但挑战仍然很多，包括找到一种有效且生物相容且无毒的纳米粒子材料。另一个争议来源：一些已被研究的纳米粒子，包括量子点和碳纳米管，似乎实际上促进或加速原纤维化，而不是阻止它。
来自密歇根大学安娜堡分校(U.M.)和韩国庆北国立大学的一个多学科研究团队声称，他们至少解决了一些纳米技术在处理淀粉样β肽方面的缺点。在德国应用化学国际版上个月在线发表的一项研究中，研究人员描述了使用具有四面体形状和负电荷的碲化镉(CdTe)纳米粒子抑制淀粉样β原纤维化。
“我们决定研究无机材料如何影响淀粉样肽的原纤维化，淀粉样肽是看起来像纳米纤维的小型蛋白质样结构，它们形成扩展的组件，”领导这项研究的U.M.化学工程教授尼古拉斯·科托夫说。
虽然这些CdTe纳米粒子不具有生物相容性，并且在体内会有毒，但研究人员选择它们是因为它们在大小、电荷和行为上都类似于一些已被证明能有效阻止原纤维化的蛋白质。
科托夫和他的同事也选择使用CdTe纳米粒子，因为研究人员多年来一直致力于研究这种材料，并欣赏其自组装特性。当涉及到对原纤维化的影响时，粒子的大小和形状很重要——例如，圆形形状（如碳纳米管）会增强原纤维化。科托夫说，当淀粉样肽的短链包裹在四面体形状的纳米粒子周围时，纳米粒子的锐角会扭曲肽，阻止其他肽附着到链上。
为了验证这一假设，研究人员将含有CdTe纳米粒子的溶液与含有淀粉样肽的溶液混合，然后使用原子力显微镜、透射电子显微镜和其他技术检查结果。结果发现，纳米粒子产生了“对淀粉样β原纤维化的强烈抑制作用”。
研究人员认为，他们的工作为从生物相容性材料中纳米级工程化纳米粒子提供了蓝图，这些纳米粒子具有与CdTe纳米粒子相似的特性，特别是其尖锐的刻面结构。“尽管CdTe[纳米粒子]具有细胞毒性，不能在体内使用，但该模型表明，[纳米粒子]可以达到与最知名的蛋白质相同或更好的原纤维化抑制效率，”该研究称。
纽约州立大学奥尔巴尼分校纳米科学与工程学院纳米生物科学助理教授兼纳米健康倡议助理副总裁萨拉·布伦纳说，科托夫和他的团队的工作是概念验证的良好一步，表明可以确定一种用于抑制淀粉样β原纤维化的纳米粒子。“许多最终试图进入临床试验的基础科学研究都始于对结构和功能的基本理解，”她补充道。
布伦纳说，研究不同的纳米材料可能在医学中的应用方式，与更成熟的开发药物和疗法的方法并没有太大不同，这些药物和疗法必须获得美国食品和药物管理局的批准才能使用。“这里的区别在于，当我们处理纳米尺度时，没有数百年的医学文献和人体实验表明结果可能是什么，”她补充道。
科托夫和他的同事们和任何人都一样了解这一点。他们现在正在开发既能成功对抗原纤维又能无毒的纳米粒子。他们还希望更好地了解纳米粒子通常在注入血液后的行为，例如这些粒子如何被输送到大脑。科托夫说，这意味着与有兴趣并投入更多精力了解纳米级结构对阿尔茨海默病进展的影响的医生合作。