Metal-organic framework-derived carbon (MOFC) nanoparticles are NIR light-responsive materials that exhibit photoacoustic properties, ultra-high porosity, structural stability, and biocompatibility. This research reports a new strategy to dissociate beta-amyloid (Aβ) peptide aggregates using photoacoustically-driven microbubbles. Since the extracellular accumulation of Aβ peptide aggregates is a classic feature of AD which induces cognitive dysfunction, their clearance has been considered a prospective approach for AD treatment. From multiple microscopic and spectroscopic analyses, we reveal that MOFC nanoparticles effectively dissociate Aβ fibrils upon NIR light by disrupting the beta-sheet secondary structure. In addition, it is verified that MOFC nanoparticles are non-toxic to neuronal cells and alleviate Aβ-induced neurotoxicity. This work suggests the potential of photoacoustic dissociation for treatment of AD.
베타-아밀로이드 응집체는 알츠하이머 병의 유력한 원인물질로 지목되는데, 자가조립을 통해 형성된 베타-아밀로이드 응집체는 매우 안정하여 분해하기 매우 어려운 것으로 알려져있다. 본 연구에서는, 생체 내 투과도가 높은 근적외선 (NIR)을 흡수하는 물질에서 발생하는 광음향 공동현상을 이용하여 베타-아밀로이드 응집체를 분해하였다. 우리는 금속-유기 구조체를 기반으로 만든 탄소 나노입자에 근적외선을 가했을 때 광음향 공동현상에 의해 미세기포가 발생하는 것을 확인하였고, 이 미세기포가 내파되면서 베타-아밀로이드 응집체를 분해하여 응집체가 유발하는 신경 독성을 완화하는 것을 규명하였다. 이번 연구는 나노입자와 빛을 이용한 알츠하이머 병의 치료 연구에 새로운 방향을 제시한다.
