许多人钟情于手冲咖啡,沉醉于那由新鲜研磨的咖啡豆释放出的独特香气。在享受完这一杯精心泡制的咖啡后,一些人习惯性地将剩余的咖啡渣丢弃,而另一些细心的人则会将其收集起来,放置在冰箱中用作吸收异味的天然除臭剂。然而,这些看似平凡的咖啡渣背后,其实隐藏着更多未被充分利用的潜力。
德克萨斯大学埃尔帕索分校(UTEP)的研究团队从残留在杯中的咖啡渣中,提取了一种碳量子点(Carbon Quantum Dots,CACQDs),它可保护大脑细胞免受脑部疾病引起的损害,从而降低阿尔茨海默症和帕金森病的风险。该研究于11月21日发表在《Environmental Research》杂志上(Kumar et al., 2023)。
图源:Environmental Research
神经退行性疾病(Neurodegenerative diseases,NDs)是一类影响神经系统的疾病,其主要特征是神经细胞(神经元)随时间逐渐退化和死亡。这种退化导致大脑和神经系统功能的下降,进而影响患者的运动能力、认知能力、行为和感觉。阿尔茨海默病、帕金森病、朊病毒病、肌萎缩侧索硬化症等常见疾病都属于NDs的范畴。这些疾病通常由肥胖、年龄增长以及接触农药和其他有毒环境化学物质等因素引发。
此外,这类疾病的起病过程往往隐匿,因此在症状显现前及时进行干预是治疗的关键。一旦症状出现,可能已经错过了最佳治疗时机。目前针对NDs的治疗方法主要是帮助患者管理症状,而无法根本解决或预防这些疾病。
该研究的主要作者、皇家化学学会会员及教授Mahesh Narayan博士强调:“我们的目标是提出一种解决方案,能够预防这些疾病的大多数病例,并确保更多的患者可以承担其成本。”
通常情况下, NDs患者的自由基水平会升高,伴随着淀粉样蛋白形成的蛋白质积累,这可能导致大脑中斑块或纤维的形成。自由基是大脑中的有害分子,它们会导致包括癌症、心脏病和视力丧失在内的其他致命疾病。
该研究的另一位主要作者、UTEP的博士生Jyotish Kumar及其团队发现,在由名为“百草枯”的农药触发的ND病例中,使用从咖啡渣中提取的CACQDs在试管实验、细胞系和其他帕金森病模型中能有效排出自由基或防止它们造成损害,并阻止淀粉样蛋白片段的积累,而且不会引起任何显著的副作用。
Kumar指出,CACQDs具有神经保护作用,这种神奇的物质主要从咖啡渣中的咖啡酸提炼而来。
咖啡酸是一种天然存在的有机化合物,属于多酚类物质,广泛存在于咖啡豆以及其他植物中,如水果、蔬菜、茶叶和红酒。它以其强大的抗氧化特性而闻名,能够帮助中和有害的自由基,从而减少细胞损伤和炎症。它可以穿透血脑屏障,对大脑内的细胞产生直接影响。
研究人员采用了一种环保的“绿色化学(green chemistry)”方法,从已使用的咖啡渣中提取咖啡酸基CACQDs。在这个过程中,他们将咖啡渣在200度的高温下加热四小时,这样做可以重新排列咖啡酸的碳结构,从而形成CACQDs。
Narayan博士表示,这项研究成果预示着NDs患者或将迎来一种更环保、成本较低且副作用较少的创新治疗方法。
目前,研究团队正在寻求额外的资金来支持这项研究的进一步测试。他们希望这项研究未来能够促成一些的方便服用的药品的开发,用于预防大多数由非遗传因素引起的NDs。
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