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奈米粒子近年來已被研究作為對抗可能導致包括阿爾茨海默病在內的幾種不同神經退行性疾病發病的神經毒性蛋白的工具。這些蛋白質，特別是澱粉樣β肽，被認為在沉積大腦中的纖維斑塊，損害突觸（神經元之間的接觸點）並導致認知能力下降中發揮作用。
在阿爾茨海默病發病期間，澱粉樣β蛋白聚集在大腦中形成新記憶的中心。隨著疾病的進展，這些有毒的蛋白質片段阻止神經遞質到達神經元上的受體。奈米粒子的前景在於，它們具有模擬某些生物功能以及穿透血腦屏障的能力，這將使它們比可能含有短肽、抗體或蛋白質（如人血清白蛋白(HSA)蛋白）某些變體的藥物化合物更能阻止阻斷神經元的原纖維生長。（目前市場上沒有抗阿爾茨海默病藥物。）雖然已經證明這些化合物會干擾原纖維的形成，但研究人員希望無機奈米粒子能夠更有效地做到這一點。
儘管奈米技術方法具有巨大的潛力，但挑戰仍然很多，包括找到一種有效且生物相容且無毒的奈米粒子材料。另一個爭議來源：一些已被研究的奈米粒子，包括量子點和碳奈米管，似乎實際上促進或加速原纖維化，而不是阻止它。
來自密歇根大學安娜堡分校(U.M.)和韓國慶北國立大學的一個多學科研究團隊聲稱，他們至少解決了一些奈米技術在處理澱粉樣β肽方面的缺點。在德國應用化學國際版上個月線上發表的一項研究中，研究人員描述了使用具有四面體形狀和負電荷的碲化鎘(CdTe)奈米粒子抑制澱粉樣β原纖維化。
“我們決定研究無機材料如何影響澱粉樣肽的原纖維化，澱粉樣肽是看起來像奈米纖維的小型蛋白質樣結構，它們形成擴充套件的元件，”領導這項研究的U.M.化學工程教授尼古拉斯·科托夫說。
雖然這些CdTe奈米粒子不具有生物相容性，並且在體內會有毒，但研究人員選擇它們是因為它們在大小、電荷和行為上都類似於一些已被證明能有效阻止原纖維化的蛋白質。
科托夫和他的同事也選擇使用CdTe奈米粒子，因為研究人員多年來一直致力於研究這種材料，並欣賞其自組裝特性。當涉及到對原纖維化的影響時，粒子的大小和形狀很重要——例如，圓形形狀（如碳奈米管）會增強原纖維化。科托夫說，當澱粉樣肽的短鏈包裹在四面體形狀的奈米粒子周圍時，奈米粒子的銳角會扭曲肽，阻止其他肽附著到鏈上。
為了驗證這一假設，研究人員將含有CdTe奈米粒子的溶液與含有澱粉樣肽的溶液混合，然後使用原子力顯微鏡、透射電子顯微鏡和其他技術檢查結果。結果發現，奈米粒子產生了“對澱粉樣β原纖維化的強烈抑制作用”。
研究人員認為，他們的工作為從生物相容性材料中奈米級工程化奈米粒子提供了藍圖，這些奈米粒子具有與CdTe奈米粒子相似的特性，特別是其尖銳的刻面結構。“儘管CdTe[奈米粒子]具有細胞毒性，不能在體內使用，但該模型表明，[奈米粒子]可以達到與最知名的蛋白質相同或更好的原纖維化抑制效率，”該研究稱。
紐約州立大學奧爾巴尼分校奈米科學與工程學院奈米生物科學助理教授兼奈米健康倡議助理副總裁薩拉·布倫納說，科托夫和他的團隊的工作是概念驗證的良好一步，表明可以確定一種用於抑制澱粉樣β原纖維化的奈米粒子。“許多最終試圖進入臨床試驗的基礎科學研究都始於對結構和功能的基本理解，”她補充道。
布倫納說，研究不同的奈米材料可能在醫學中的應用方式，與更成熟的開發藥物和療法的方法並沒有太大不同，這些藥物和療法必須獲得美國食品和藥物管理局的批准才能使用。“這裡的區別在於，當我們處理奈米尺度時，沒有數百年的醫學文獻和人體實驗表明結果可能是什麼，”她補充道。
科托夫和他的同事們和任何人都一樣瞭解這一點。他們現在正在開發既能成功對抗原纖維又能無毒的奈米粒子。他們還希望更好地瞭解奈米粒子通常在注入血液後的行為，例如這些粒子如何被輸送到大腦。科托夫說，這意味著與有興趣並投入更多精力瞭解奈米級結構對阿爾茨海默病進展的影響的醫生合作。