阿尔茨海默病是现在是第六大致死疾病，每10个65岁以上的老人中就有1个患有此病。

人阿尔茨海默病有一个特定类型的斑块,由自组装分子称为β-amyloid (Aβ)肽,随着时间的推移,在大脑中形成，这种积聚被认为是导致神经连接丧失和细胞死亡的原因。

研究人员正在研究阻止多肽形成这些危险斑块的方法，以阻止大脑中阿尔茨海默病的发展。

在一个多学科的研究中,在美国能源部(DOE)阿贡国家实验室,与合作者从韩国科学技术研究院(KIST)和韩国先进科学技术研究所(韩科院),已经开发出一种方法来防止斑块形成的工程一个纳米级设备,能够在聚集之前捕获危险的肽。

β-amyloid肽来自淀粉样前体蛋白的分解,脑细胞的正常组成部分,在一个健康的大脑中，这些被丢弃的肽被清除。然而，在容易发展成阿尔茨海默氏症的大脑中，大脑并没有消除肽，使它们聚集成破坏性的斑块。

“我们的想法是，纳米设备可以在肽从细胞中掉落时收集它们--在它们有机会聚集之前，”美国能源部科学用户设施办公室(CNM)的科学家Elena Rozhkova补充说。

他们发现，新nanodevice抗体片段能够识别并结合Aβ肽。纳米设备的表面是球形和多孔的，最大限度地扩大了抗体覆盖的可用表面积。更大的表面积意味着更大的能力捕获的粘性肽。

科学家们首先搜索以前的文献，确定Aβ肽抗体有很高的亲和力。选择一种能吸引肽而不与脑内其他分子结合的抗体随后，由威尔顿领导的研究小组在细菌中制造了抗体，并测试了它们的性能。

一个完整的抗体分子可以达到几十纳米长，这在纳米技术领域是很大的。然而，只有一小部分抗体能够参与吸引肽。为了最大限度地提高纳米设备的效能和容量，威尔顿的团队制造了微小的抗体片段来修饰纳米设备的表面。

设计和测试纳米器件

CNM的科学家们用二氧化硅构建了多孔球形纳米器件的基础，这种材料因其合成的灵活性和对人体的无毒性而长期被应用于生物医学领域，覆盖上抗体片段，使得具有捕获Aβ肽的能力。

通过比较肽在纳米设备存在和不存在的情况下的表现来测试设备的有效性。利用体外透射电子显微镜(TEM)，观察到纳米设备存在时肽聚集显著下降。进一步分析了共焦激光扫描显微镜和微尺度热泳测量的相互作用，这是在纳米尺度表征相互作用的另外两种技术。还进行了小角度x射线散射，以研究在合成过程中使纳米器件多孔的过程。在实验室先进光子源(APS)的beamline 12-ID-B进行了x射线表征，该先进光子源是美国能源部科学用户设施办公室的一个部门。这些研究支持了这样一个观点，即与没有抗体片段的对照二氧化硅颗粒相比，纳米设备将肽从聚集途径隔离了90%以上。

然而，这些设备仍然需要在细胞和大脑中证明它们的有效性和安全性。活细胞中进行的体内实验表明，纳米设备对细胞是无毒的。

他们还在患有阿尔茨海默病的老鼠的大脑中测试了这种装置的有效性，结果显示，与对照组相比，含有这种纳米装置的老鼠大脑中大约有30%的斑块形成受到抑制。

结合抗体工程和纳米技术的优势，探索一种预防阿尔茨海默病的技术方法。使用类似的方法，科学家也可以将二氧化硅纳米颗粒与不同的抗体配对，这些抗体针对与其他神经退行性疾病相关的分子，如亨廷顿病和帕金森病，这些疾病也涉及异常蛋白聚集。多孔纳米粒子可以进一步升级，用于成像应用，包括荧光成像和磁共振成像。

总结：异常积累β淀粉样蛋白(Aβ)应承担的肽聚集在大脑中是一个主要的阿尔茨海默病(AD)的标志。Aβ聚合干扰神经通信,最终导致神经元损伤和脑萎缩。多的努力已经取得了发展广告治疗抑制Aβ聚合形成,从而衰减Aβ诱导神经毒性。设计的nanodepletors组成的超大介孔二氧化硅纳米结构，瞄准的目标和消除综合Aβ单体，nanodepletors能够使Aβ聚合形成显著下降,显著的缓解Aβ体外诱导神经毒性，此外,在小鼠模型系统成功地抑制Aβ斑块形成体内≈30%,表明nanodepletors可以作为一种很有前途。

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作者：科学猿