Rekarbonisierung von Kaffeesäure 24.11.2023, 11:01 Uhr

Schützt alter Kaffeesatz vor Parkinson?

Bei Parkinson versagt das Gehirn langsam unter einer Flut von chemischen Angriffen. Um das Nervensystem vor solchen Angriffen zu schützen, muss eine Art Schutz über die Blut-Hirn-Schranke geschmuggelt werden. Versteckte Partikel aus altem Kaffeesatz könnten diese Aufgabe übernehmen.

Kaffeesatz

Statt Kaffeesatz zu entsorgen könnte er als Zusatz Beton verbessern.

Foto: Panthermedia.net/elwynn

Dass Plastik-Kaffeebecher Auslöser von Parkinson sein können, haben wir diese Woche bereits gelernt. Nun haben Forschende der University of Texas at El Paso (UTEP) in Labortests gezeigt, dass ein spezieller Stoff in Kaffeesatz, die sogenannte Kaffeesäure, vor Parkinson schützen kann. Genauer gesagt ist sie dazu in der Lage, die Art von Substanzen abzufangen, die für die Degeneration von Nervenzellen verantwortlich sind. Das Absterben von Nervenzellen im Gehirn führt zu Krankheiten wie Parkinson oder Demenz. „Es ist wichtig, diese Krankheiten zu bekämpfen, bevor sie das klinische Stadium erreichen“, sagt der UTEP-Chemiker und Erstautor der Studie, Mahesh Narayan.

Herbizide und Pestizide erhöhen das Parkinson-Risiko

Zahlreiche Umweltfaktoren tragen zum Absterben von Nervenzellen bei, darunter verschiedene Herbizide und Pestizide. Ein prominentes Beispiel ist das verbreitete Herbizid Paraquat. Studien verknüpfen Paraquat mit einem erhöhten Parkinson-Risiko, ein Zusammenhang, der dem Schweizer Hersteller angeblich seit den 1960er Jahren bekannt ist.

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Trotzdem kommt das Herbizid, oft in Kombination mit anderen Pestiziden, weiterhin Anwendung bei der Schädlingsbekämpfung zum Einsatz. Im Nervensystem kann Paraquat durch die Förderung von freien Superoxidradikalen neuronale Schäden verursachen, was zum Absterben von Neuronen führt.

Antioxidantien könnten Nervenzellen eine Chance geben

Der Einsatz von Antioxidantien könnte Nervenzellen schützen, indem er freie Radikale bekämpft. Allerdings stellt die Blut-Hirn-Schranke, die das Gehirn schützt, ein Hindernis dar. Sie verhindert, dass die meisten über die Nahrung aufgenommenen Antioxidantien ins Gehirn gelangen.

Eine Ausnahme bildet die Kaffeesäure. Dieses in Wein, Äpfeln und Kaffee vorkommende Antioxidans ist in der Rückenmarksflüssigkeit nachweisbar, was darauf hindeutet, dass es die Blut-Hirn-Schranke in bestimmten Konzentrationen überwinden könnte.

So konnten die Forschenden die Kampfkraft von Kaffeesäure verstärken

Um die antioxidative Wirkung der Kaffeesäure zu steigern, wandelten Narayan und sein Team sie in so genannte Quantenpunkte um. Diese winzigen, nur wenige Nanometer großen Partikel weisen elektromagnetische Eigenschaften auf, die auf Quanteneffekte hindeuten. Diese Eigenschaften machen sie besonders interessant für Technologien, die auf fein abgestimmte optische Eigenschaften angewiesen sind.

Im konkreten Fall wurden Kaffeeabfälle in Coffee Acid Carbon Quantum Dots (CACQD) umgewandelt. Dieser Prozess reichert die elektromagnetischen Bindungen in den Molekülen an, die als sp2-Netzwerke bekannt sind. Dadurch werden nicht nur freie Radikale effektiver abgefangen, sondern möglicherweise auch die Fähigkeit erhöht, die Blut-Hirn-Schranke zu überwinden.

Neue Variante der Kaffeesäure verhindert Verklumpen von Proteinen

Durch Tests an menschlichen Neuroblastom-Zelllinien und die Untersuchung der physikalischen Eigenschaften ihrer auf Kaffeesäure basierenden Quantenpunkte (CACQDs) konnte das Forschungsteam nachweisen, dass diese Variante der Kaffeesäure die Proteinverklumpung, die häufig mit Neurodegeneration in Verbindung gebracht wird, wirksam verhindert.

Obwohl die Wirksamkeit eines therapeutischen Wirkstoffs in einer Glasschale noch nicht mit der im menschlichen Körper gleichzusetzen ist, erhöht die Möglichkeit, CACQDs aus leicht verfügbaren Abfallmaterialien herzustellen, ihre Attraktivität erheblich.

„Kaffeesäure-basierte Kohlenstoff-Quantenpunkte haben das Potenzial, die Behandlung von neurodegenerativen Erkrankungen zu verändern“, sagt der Leiter des Forschungsteams, der UTEP-Chemiker Jyotish Kumar. Weiter erläutert Kumar: „Das liegt daran, dass keine der derzeitigen Behandlungen die Krankheiten behebt, sondern nur die Symptome lindert. Unser Ziel ist es, ein Heilmittel zu finden, indem wir die atomaren und molekularen Grundlagen angehen, die diesen Krankheiten zugrunde liegen.“

Ein Beitrag von:

  • Dominik Hochwarth

    Redakteur beim VDI Verlag. Nach dem Studium absolvierte er eine Ausbildung zum Online-Redakteur, es folgten ein Volontariat und jeweils 10 Jahre als Webtexter für eine Internetagentur und einen Onlineshop. Seit September 2022 schreibt er für ingenieur.de.

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