09 de enero de 2024
La ruptura inducida por acción mecánica bajo luz infrarroja cercana podría ofrecer tratamiento y terapia.
Un proyecto en Universidad de arroz ha desarrollado una forma de destruir las células malignas haciéndolas vibrar fuertemente bajo iluminación de infrarrojos cercanos.
Publicado en Química de la naturalezala investigación podría abrir nuevas rutas hacia tratamientos o terapias contra el cáncer utilizando fuerzas mecánicas a escala molecular.
El trabajo se basa en estudios previos en el Laboratorio de arroz de James Tour en compuestos a nanoescala que llevan cadenas de átomos en forma de paletas activadas por luz, que giran continuamente en la misma dirección cuando están bajo iluminación de luz visible. Esto se puede utilizar para perforar la membrana externa de bacterias infecciosas y hongos resistentes al tratamiento.
Este método de perforación es una alternativa a otras clases de motores moleculares desarrollado por Ben Feringa y reconocido con el premio Nobel de Química de 2016, desarrollado para explotar la forma en que La luz provocó una isomerización fotoquímica. alrededor del doble enlace de una molécula y cambió su helicidad. La inducción y relajación cíclica de este cambio produjo una rotación de la molécula.
El principio detrás de los nuevos experimentos de Rice es unir moléculas de aminocianina, una clase de tintes sintéticos fluorescentes, a las células diana. Estos se han utilizado anteriormente para obtener imágenes médicas sencillas uniéndolos al revestimiento externo graso de las células, pero el equipo de Rice investigó qué sucedió cuando los tintes se activaron como plasmones mediante la acción de la luz infrarroja cercana.
Agitar, no hornear: vibración, no acción térmica
“Estas moléculas son tintes simples que la gente ha estado usando durante mucho tiempo”, comentó Cicerón Ayala-Orozco de Rice. “Debido a su estructura y propiedades químicas, los núcleos de estas moléculas pueden oscilar en sincronía cuando se exponen al estímulo adecuado”.
Esta vibración crea un tipo distinto de acción mecánica molecular que el grupo Rice denomina acción impulsada por vibración (VDA), en la que los plasmones moleculares creados por la luz infrarroja cercana tienen una estructura casi simétrica con un brazo en un lado que ayuda a anclar la molécula. a la membrana celular, según el proyecto.
Dado que el efecto VDA provoca la vibración de toda la molécula en los tintes objetivo, el proyecto los denominó “martillos neumáticos moleculares” e investigó si esta acción podría causar suficiente daño físico a las células cancerosas como para eliminarlas. De ser así, esto sería claramente diferente a la terapia fotodinámica o fototérmica, ya que no implicaría la destrucción térmica de las células ni se vería afectada por especies reactivas de oxígeno en las membranas celulares.
En los ensayos, el equipo descubrió que “se pueden lograr vibraciones concertadas de moléculas enteras de subpicosegundos de alteración mecánica inducida por VDA utilizando concentraciones muy bajas de aminocianinas o dosis bajas de luz, lo que da como resultado la erradicación completa de las células de melanoma humano in vitro”, según el artículo publicado por el grupo.
Dado que el IR cercano puede penetrar más profundamente en los tejidos que la luz visible utilizada en los estudios anteriores con nanoperforaciones, el principio VDA marca un avance significativo hacia la aplicación de los principios de la acción mecánica molecular a operaciones clínicas útiles.
“Esta es la primera vez que se utiliza un plasmón molecular de esta manera para excitar toda la molécula y producir realmente una acción mecánica utilizada para lograr un objetivo particular, en este caso desgarrar la membrana de las células cancerosas”, dijo Cicerón Ayala-Orozco. “Este estudio trata sobre una forma diferente de tratar el cáncer utilizando fuerzas mecánicas a escala molecular”.
2024-01-09 12:14:46
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