Amyloid-beta interacting with magnetic nanoparticles
Creators: name: Αναστασίου, Άννα Χρήστου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2025
Subjects: Νόσος Αλτσχάιμερ
Μαγνητικά Νανοσωματίδια
Κουρκουμίνη
Alzheimer’s Disease
Magnetic Nanoparticles
Curcumin

description: Η νόσος Αλτσχάιμερ (ΝΑ) είναι η πιο κοινή μορφή άνοιας και η πιο κοινή νευροεκφυλιστική νόσος. Καθώς οι μέχρι στιγμής διαθέσιμες τεχνικές δεν δύναται να διαγνώσουν έγκαιρα ή να θεραπεύσουν πλήρως την νόσο, χρειάζονται νέες προσεγγίσεις για τη διάγνωση καθώς και για τη βελτίωση των ήδη διαθέσιμων θεραπειών ή το σχεδιασμό νέων φαρμάκων. Τα μαγνητικά νανοσωματίδια (MNPs) αποτελούν μία πολλά υποσχόμενη προσέγγιση για την έγκαιρη διάγνωση και πιθανή θεραπεία της νόσου του Αλτσχάιμερ λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων τους. Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία μελετά την αλληλεπίδραση διαφορετικών μαγνητικών νανοσωματιδίων με το β-αμυλοειδές (Αβ42 και Αβ40) και πιο συγκεκριμένα την επίδρασή τους στη συσσωμάτωση του β-αμυλοειδούς. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκαν οι τεχνικές της θειοφλαβίνης T (ThT assay) και της Native Page ηλεκτροφόρησης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι διαφορετικά MNPs έχουν διαφορετικές επιδράσεις στη συσσώρευση του β-αμυλοειδούς, με τη συγκέντρωση τόσο των MNPs όσο και του αμυλοειδούς να επηρεάζουν τα αποτελέσματα. Τα MNPs που συντέθηκαν με τη μέθοδο της συγκαταβύθισης με διπλή επεξεργασία (Two-pot co-precipitation) παρουσίασαν τα καλύτερα αποτελέσματα στα περισσότερα από τα πειράματα. Πιο συγκεκριμένα, τα νανοσωματίδια γ-Fe2O3-PEG 4000-CUR (δείγμα S8) μείωσε στατιστικά σημαντικά το σήμα φθορισμού ThT στις περισσότερες συνθήκες που χρησιμοποιήθηκαν, τόσο σε δείγματα Αβ42 όσο και σε Αβ40 και φάνηκε να δεσμεύει τόσο συσσωματώματα όσο και ολιγομερή β-αμυλοειδούς. Γενικά, η παρουσία κουρκουμίνης φάνηκε να αυξάνει την επίδραση των MNPs. Τα χωρίς επικάλυψη γ-Fe2O3 MNPs και τα MNPs που συντέθηκαν με την υδροθερμική μέθοδο (α-Fe2O3-PEG400 και α-Fe2O3-PEG4000@CUR) έδειξαν στατιστικά σημαντική αύξηση στο σήμα φθορισμού στα περισσότερα πειράματα. Ωστόσο, τα MNP α-Fe2O3-PEG400 φάνηκε να δεσμεύουν ολιγομερή β-αμυλοειδούς υποδηλώνοντας “off-pathway” συσσωμάτωση. Συμπερασματικά, τα νανοσωματίδια γ-Fe2O3-κουρκουμίνης επικαλυμμένα με PEG (μοριακού βάρους 4000) φαίνεται να είναι πολλά υποσχόμενα για μελλοντικές θεραπευτικές προσεγγίσεις της νόσου Αλτσχάιμερ. Ωστόσο, απαιτούνται περισσότερα πειράματα για να αποδειχθεί το προφίλ ασφαλείας τους και να διαπιστωθεί η ακριβής επίδρασής τους τόσο στη συσσωμάτωση του β-αμυλοειδούς όσο και στα ανθρώπινα κύτταρα.
description: Alzheimer's Disease (AD) is the most common type of dementia and the most common neurodegenerative disease. As the currently available techniques seem to be inadequate for early diagnosis or treatment, new approaches are needed towards the diagnosis as well the improvement of the already available drugs or the design of new ones. Magnetic nanoparticles (MNPs) show great potential in the early diagnosis and probable treatment of Alzheimer’s disease due to their unique properties. This thesis studies the ability of different magnetic nanoparticles to interact with amyloid-beta (Aβ42 and Aβ40) and their effect on amyloid aggregation. For this reason, Thioflavin T (ThT) assay and native PAGE electrophoresis techniques have been used. The results have shown that different MNPs have different effects on amyloid beta aggregation, with both MNPs' and amyloid's concentration to affect the results. MNPs synthesized with the Two-pot co-precipitation method seemed to have better results in most of the experiments. More specifically γ-Fe2O3-PEG 4000-CUR (sample S8) reduced statistically significant the ThT fluorescence signal under most conditions used, both in Aβ42 and Aβ40 samples and attached both amyloid aggregates and oligomers. In general, curcumin presence seemed to increase the MNPs effect. Plain γ-Fe2O3 MNPs and MNPs synthesized with the hydrothermal method (α-Fe2O3-PEG400 and α-Fe2O3-PEG4000@CUR) showed a statistically significant increase in the fluorescence signal of most experiments. However, MNPs α-Fe2O3-PEG400 were able to attach oligomers indicating an “off-pathway” aggregation. In conclusion, γ-Fe2O3-Curcumin nanoparticles coated with PEG (MW 4000) seem to be promising candidates for future AD treatment approaches. However, more experiments are needed to validate their safety profile and their precise effect both in amyloid aggregation and human cells.