قبل وقت طويل من ظهور أعراض التنكس العصبي، تتدهور أنسجة المخ ببطء تحت وابل من الهجمات الكيميائية، ويتطلب تعزيز نظامنا العصبي ضد مثل هذه الهجمات تهريب نوع من الحماية عبر حدود هائلة تسمى الحاجز بين الدم والدماغ blood-brain barrier، وقد يكون الجسيم الصغير المصنوع من المركبات الموجودة في رواسب القهوة المطحونة المهملة مؤهلاً للقيام بهذه المهمة.

وقد أظهر باحثون من جامعة تكساس في إل باسو University of Texas at El Paso  (UTEP)  في الاختبارات المعملية أن مادتهم المصممة خصيصًا كانت أكثر من قادرة على التخلص من أنواع المواد التي تؤدي إلى تدهور الخلايا العصبية التي تؤدي إلى حالات مثل الخرف ومرض باركنسون.

يقول الكيميائي في جامعة UTEP والمؤلف الأول للدراسة، ماهيش نارايانMahesh Narayan: "من الضروري معالجة هذه الاضطرابات قبل أن تصل إلى المرحلة السريرية، في هذه المرحلة، من المحتمل أن يكون الوقت قد فات. أي علاجات حالية يمكنها معالجة الأعراض المتقدمة لمرض التنكس العصبي هي ببساطة خارج نطاق إمكانيات معظم الناس، هدفنا هو التوصل إلى حل يمكن أن يمنع معظم حالات هذه الحالات في الوقت المناسب. التكلفة التي يمكن التحكم فيها لأكبر عدد ممكن من المرضى."

من بين الأسباب العديدة المساهمة في التنكس العصبي هناك مجموعة من العوامل البيئية، بما في ذلك مبيدات الأعشاب والمبيدات الحشرية المختلفة. أحد الأمثلة سيئة السمعة هو الباراكوات paraquat القاتل للأعشاب الضارة والمستخدم على نطاق واسع.

على الرغم من الدراسات العديدة التي تربط هذه المادة الكيميائية بزيادة خطر الإصابة بمرض باركنسون - وهو خطر يُقال إن الشركة المصنعة السويسرية للباراكوات كانت على علم به منذ ستينيات القرن الماضي - فإن مبيدات الأعشاب تُستخدم بشكل متزايد جنبًا إلى جنب مع مبيدات الأعشاب الأخرى لمكافحة آفات المحاصيل.

داخل الجهاز العصبي، يمكن لموهبة الباراكوات في تحفيز تكوين الجذور الحرة للأوكسيد الفائق أن تؤدي إلى سلسلة من التفاعلات التي تؤدي إلى موت الخلايا العصبية.

إن مكافحة تلك الجذور الحرة من خلال استخدام مضادات الأكسدة يمكن أن تمنح الخلايا العصبية فرصة القتال، هناك مشكلة واحدة فقط، وهي أن الحاجز الدموي الدماغي يؤدي وظيفته بشكل جيد للغاية، حيث يمنع معظم مضادات الأكسدة التي قد نستهلكها في نظامنا الغذائي من التسرب إلى أعماق دماغنا.

ويعتبر حمض الكافيين هو استثناء ملحوظ، وهو أحد مضادات الأكسدة الموجودة في النبيذ والتفاح وبالطبع القهوة، وقابلية اكتشافه في السائل الشوكي تشير إلى أنه قد يكون قادرًا على التسلل عبر أسوار نظامنا العصبي في بعض التركيزات، ولإعطاء دفعة قوية لهذا المركب أي لأوكسيد حمض الكافيين، قام نارايان وفريقه بتحويل المركب إلى ما يسمى بالنقطة الكمومية  quantum dot.

يبلغ عرض هذه القطع الصغيرة بضعة نانومترات فقط، وتتميز بخصائص كهرومغناطيسية تسمح للتأثيرات الكمومية بالتألق، مما يجعلها مفيدة في التقنيات التي تعتمد على مخرجات بصرية قابلة للضبط بدرجة عالية.

في هذه الحالة، يؤدي تحويل مخلفات القهوة إلى نقاط كمية من الكربون وحمض الكافيين caffeic acid carbon quantum dots (CACQD) إلى إثراء الروابط الكهرومغناطيسية داخل الجزيئات المشار إليها بشبكةsp2، مما يساعدها ليس على التخلص من الجذور بكفاءة أكبر فحسب، بل من المحتمل أيضًا أن تتسلل عبر حاجز الدم في الدماغ بنسبة أكبر.

وبتحليل الخصائص الفيزيائية لـ CACQDs، وإجراء سلسلة من الاختبارات على شبكات الخلايا العصبية sp2، أظهر الباحثون أن حمض الكافيين كان فعالا في إعاقة تكتل البروتينات المرتبطة عادة بالتنكس العصبي عبر التخلص من الجذور الحرة.

إن معرفة فعالية المركب العلاجي في طبق زجاجي لا يعني بالطبع إظهار النجاح في جسم الإنسان، لكن حقيقة إمكانية إنتاج CACQDs بسهولة من مواد نفايات القهوة المتوفرة بسهولة تزيد من جاذبية الفكرة.

يقول قائد فريق البحث، الكيميائي في جامعة UTEP، جيوتيش كومار Jyotish Kumar: "إن النقاط الكمومية الكربونية القائمة على حمض الكافيين لديها القدرة على أن تكون تحويلية في علاج الاضطرابات التنكسية العصبية، وهذا لأن أيا من العلاجات الحالية لا تشفي هذه الأمراض، بل تساعد فقط في إدارة الأعراض، هدفنا هو إيجاد علاج من خلال معالجة الأسس الذرية والجزيئية التي تسبب هذه الأمراض".

وقد نشر هذا البحث في مجلة البحوث البيئية Environmental Research.