Mózg waży przeciętnie około 1200 gram i zasilany jest przez około 650 kilometrów specyficznych naczyń krwionośnych. Naczynia te różnią się od wszystkich innych obecnych w ludzkim organizmie. Są one bowiem pokryte przez charakterystyczną strukturę zbudowaną z wielu różnych rodzajów tkanek. Układ taki zapewnia selektywny transport cząsteczek pomiędzy mózgiem a resztą organizmu i nazywany jest barierą krew-mózg (ang. Blood Brain Barrier, BBB)

Istnienie BBB zapewnia ochronę mózgu, ale również zdecydowanie utrudnia działanie naukowcom starającym się opracować leki na choroby związane z zaburzeniami w funkcjonowaniu tego organu. 98% procent dzisiejszych substancji terapeutycznych nie posiada zdolności przekraczania bariery krew mózg. Preparaty farmaceutyczne o działaniu nasennym i przeciwdepresyjnym znajdują się w 2% leków, które mogą przedostawać się do mózgu ze względu na swoją wielkość. Są one bowiem mniejsze niż 500 Da. W przypadku wielu chorób neurodegeneracyjnych niemożliwe jest jednak uzyskanie leków o tak małej masie, a co za tym idzie również wielkości.

Współcześnie neurolodzy poszukują nowych sposobów na dostarczanie leków o nieco większej masie do obszaru mózgu. Jedną z opracowywanych technik jest wprowadzanie do naczyń krwionośnych rurki mikroskopijnej wielkości i specjalnej strukturze, do której wprowadza się niewielką objętość mannitolu. Substancja ta powoduje tymczasowe obkurczenie komórek śródbłonka i dzięki temu powiększenie przestrzeni przez które substancje mogą dostawać się do mózgu. Następnym krokiem jest zatem wprowadzanie przez rurkę substancji leczniczej. Inne sposoby obejmują skomplikowaną formulację leku umożliwiającą przeniknięcie BBB dzięki naśladowaniu struktury naturalnych substancji transportowanych do naszego ‘centrum dowodzenia’.

Naukowcy z University of California w Davis wymyślili jednak zupełnie nowy sposób na pokonanie bariery krew-mózg, a więc poniekąd oszukanie ludzkiego organizmu. Zespół postanowił wykorzystać, zaobserwowaną nieco wcześniej, specyficzną cechę grzyba Cryptococcus neoformans. Patogen ten posiada zdolność pokonywania BBB u osobników z obniżoną odpornością i wywoływania grzybiczego zapalenia opon mózgowych m.in. w modelach mysich. Dokładniejsze analizy wykazały, że za obserwowane zjawisko odpowiedzialny jest enzym – metaloproteaza Mpr1. Nokaut genu kodującego ten enzym powoduje utratę zdolności przenikania BBB przez C. neoformans. Jednocześnie wprowadzenie genu do organizmów Saccharomyces cerevisiae powoduje nabycie przez drożdże tej umiejętności w modelu in vitro.

Obserwacje te wskazują możliwość wykorzystania Mpr1 w rozwoju nowego systemu dostarczenia leków do obszaru mózgu. Bazując na tym pomyśle, naukowcy opracowali nanocząsteczki krzemu, które wykorzystano jako nośniki dla metaloproteazy. Pierwszym nasuwającym się pytaniem jest: dlaczego akurat krzem? Wybór padł właśnie na ten pierwiastek, ponieważ nanocząstki krzemu są stosunkowo nietoksyczne, łatwe w manipulacji chemicznej, oraz można je bez większych problemów zidentyfikować w organizmie – a więc śledzić ich ‘losy’. Szczególnie ta ostatnia cecha, w połączeniu ze zdolnością pokonywania bariery krew-mózg, czyni z nanocząstek bazujących na krzemie ciekawą, potencjalną platformę dostarczania leków do pożądanych obszarów organizmu. Należy bowiem również pamiętać, że efektywny sposób zapewniania określonego stężenia leku np. w rejonie guza mózgu umożliwia zmniejszenie dawek przyjmowanych przez pacjenta leków, a co za tym idzie zmniejszenie potencjalnych skutków ubocznych wynikających ze zbyt dużej ilości przyjmowanego preparatu.