Uma combinação de microtúbulos naturais e receptores macrocíclicos sintéticos permite o controle de luz, agregação reversível dos microtúbulos em nanoestruturas maiores. Como cientistas chineses relataram no jornal Angewandte Chemie , quando em um ambiente celular, esses microtúbulos agregados também podem alterar a morfologia celular, causando morte celular. Os pesquisadores esperam aprender mais sobre as doenças causadas pela agregação inadequada de proteínas.

Na natureza, a agregação de moléculas em superestruturas desempenha um papel importante. Microtúbulos dinâmicos são filamentos de proteínas que se combinam com outros componentes para formar o citoesqueleto de nossas células. Durante o ciclo celular, os microtúbulos são constantemente montados e desmontados. Cientistas da Universidade de Nankai e do Centro de Inovação Colaborativa de Ciência e Engenharia Química (Tianjin, China) concebeu a ideia de combinar microtúbulos em agregados supramoleculares maiores usando "receptores" sintéticos. Esperavam, assim, produzir biomateriais inovadores e adquirir novos conhecimentos sobre os processos de agregação biológica.

Para anexar os receptores sintéticos aos microtúbulos, a equipe que trabalhava com Yu Liu escolheu um medicamento contra o câncer chamado paclitaxel. Esta molécula se liga aos microtúbulos e bloqueia a desconstrução do citoesqueleto, parando a divisão celular e causando a morte celular. Como receptor, os pesquisadores escolheram uma grande molécula em forma de copo da família das ciclodextrinas. Essas moléculas macrocíclicas podem incorporar outras moléculas como "hóspedes" em suas grandes cavidades. Neste caso, o convidado é um arilazopirazol (AAP), uma molécula com dois anéis aromáticos ligados por uma ligação dupla nitrogênio-nitrogênio. A molécula pode assumir uma de duas formas:uma forma cis curvada e uma forma trans direta. Apenas a versão simples cabe no "copo" de ciclodextrina. O truque inteligente aqui é que, usando luz de dois comprimentos de onda diferentes, o AAP pode ser alternado entre suas duas formas à vontade.

Os pesquisadores usaram o paclitaxel como um conector para conectar "copos" e seus "convidados" aos microtúbulos. A irradiação com luz visível e UV alterna os microtúbulos entre uma forma agregada e não agregada, respectivamente, conforme demonstrado por exame espectroscópico e microscópico. Os agregados assumem uma ampla gama de variações morfológicas, variando de nanofibras a nanofitas e nanopartículas de diferentes tamanhos.

É particularmente interessante que a agregação dos microtúbulos também pode ser desencadeada dentro das células. Isso faz com que as células encolham e morram, o que demonstra que o efeito citotóxico do paclitaxel pode ser aumentado significativamente.

Os pesquisadores esperam que sua abordagem aumente nossa compreensão dos processos envolvidos na nanomontagem de proteínas fisiológicas e patológicas, e poderia criar novas perspectivas no tratamento de doenças causadas pela agregação inadequada de proteínas.