A terapia fototérmica (PTT) é um tratamento proposto para doenças como infecções resistentes a antibacterianos e câncer, mas apesar de mais de uma década de pesquisa, os cientistas não conseguiram encontrar um agente químico seguro e eficaz para usar no processo. Agora, uma equipe de pesquisadores projetou um novo tipo de composto orgânico que pode ser usado como um agente terapêutico eficaz.

Publicado recentemente no jornal Angewandte Chemie , uma equipe de cientistas liderada por pesquisadores da Molecular Foundry demonstrou que seus novos materiais, um tipo de polieletrólito conjugado (CPE), pode causar uma redução de 95% na contagem de colônias bacterianas em cinco minutos sob irradiação infravermelha. Esta descoberta marca um dos primeiros exemplos de uso de um CPE como agente ativo no PTT.

Os polímeros orgânicos são feitos conectando-se muitas subunidades repetidas, como contas em um cordão. Se essas subunidades contiverem grupos iônicos, os polímeros são chamados de polieletrólitos, e nos casos em que as subunidades estão totalmente conectadas por ligações alternadas simples e duplas, eles são chamados de polieletrólitos conjugados. Suas propriedades únicas, como a solubilidade em água, condutividade, e a absorção de luz levou ao seu uso extensivo em optoeletrônica, de detecção, e aplicativos de imagem. Mas os CPEs não foram aplicados como agentes terapêuticos fototérmicos antes porque os polímeros iônicos que podem absorver luz na faixa do infravermelho próximo (NIR), onde é mais desejável para PTT, são muito raros.

A equipe de pesquisa liderada por Yi Liu, diretor da unidade de nanoestruturas orgânicas e macromoleculares da Foundry, estava trabalhando em um método para fazer CPEs para transistores eletroquímicos orgânicos (OECTs). Eles levantaram a hipótese de que anexar os grupos iônicos (ou carregados) diretamente à cadeia principal do polímero conjugado produziria materiais OECT ativos eficazes, mas descobriram que seu material pode ter outro uso.

"Desenvolvemos uma maneira de sintetizar um CPE a partir de blocos de construção de azaquinodimetano iônico (iAQM) para que ele carregue cargas e tenha uma das menores lacunas de banda observadas para este tipo de polímero, "disse Liu." Originalmente, não estávamos planejando criar um material útil para terapia fototérmica, mas descobrimos que o polímero iônico que fizemos também absorve fortemente a luz infravermelha próxima. "

A terapia fototérmica depende do uso de um agente químico ativo que absorve a luz e dissipa a energia na forma de calor. Nanopartículas de ouro e alótropos de carbono têm sido mais extensivamente explorados como os agentes ativos em PTT, mas ambos sofrem da falta de qualquer via de degradação metabólica conhecida e podem ser prejudiciais ao corpo por longos períodos de tempo. Moléculas orgânicas como CPEs são uma alternativa promissora, pois são mais propensos a serem metabolizados pelo corpo após seu uso terapêutico.

"Os CPEs anteriores raramente demonstraram ter alta eficiência de conversão fototérmica, "disse Liu." Nosso motivo iAQM recém-projetado é intrinsecamente iônico, e uma vez incorporado ao polímero, dá origem a CPEs com as características de absorção certas para uma conversão fototérmica eficiente. As cargas em CPEs os tornam mais solúveis em solventes polares e, portanto, mais relevantes biologicamente, uma vez que pode ser adaptado para se ligar a proteínas ou células específicas. "

Os pesquisadores usaram raios-X na fonte de luz avançada do Berkeley Lab para determinar a estrutura de seus polímeros sintetizados, permitindo que eles entendam como a estrutura da molécula afeta o desempenho do polímero.

Os pesquisadores também testaram seu polímero em culturas de Staphylococcus aureus, um sistema modelo com relevância para infecção bacteriana resistente a antibióticos, e descobriram que as culturas tratadas com o polímero iAQM que foram irradiadas com luz de 808 nm resultaram em uma redução de 95 por cento na contagem de colônias bacterianas, em comparação com 30 por cento tratados com o polímero sozinho e 10 por cento quando apenas irradiado.

Os resultados mostram que o método dos pesquisadores de fazer CPEs é uma maneira promissora de fazer semicondutores orgânicos iônicos funcionais com propriedades úteis, e que os CPEs baseados em iAQM em particular são agentes antibacterianos fototérmicos potentes.