Os pesquisadores da QUT criaram uma nova ferramenta de acoplamento molecular que emprega luz verde e gatilhos de pH que tem potencial para uso em aplicações como entrega de drogas e plataformas de cultura de células 3-D.

Sua pesquisa foi publicada na revista Nature Communications .

A pesquisa foi conduzida pelo autor principal e QUT Ph.D. pesquisador de química Kubra Kalayci, Australian Research Council (ARC) DECRA Fellow Dr. Hendrik Frisch, Bolsista de pesquisa Dr. Vinh Truong, e ARC Laureate Fellow Professor Christopher Barner-Kowollik do Laboratório de Materiais de Matéria Macia da QUT no Centro de Faculdade de Ciências e Engenharia para Ciência de Materiais.

O professor Barner-Kowollik disse que os cientistas estão constantemente tentando se distanciar do uso de luz ultravioleta para ativar reações químicas.

"Nossa inovação fotoquímica é outro exemplo do que é chamado de deslocamento para o vermelho - movendo-se através das cores da luz no espectro, do azul ao verde para o vermelho, à luz que tem comprimentos de onda mais longos, " ele disse.

"No passado, a maioria desses tipos de reações fotoquímicas foi desencadeada por luz UV (ultravioleta) forte. Mas isso impede as aplicações em um contexto biológico porque a luz ultravioleta tem tanta energia que mata as células. A odontologia é um exemplo de uma das áreas que mudou. Inicialmente, os dentistas usavam lâmpadas UV. Agora, qualquer pessoa que já teve uma obturação provavelmente sabe que o dentista usa uma pequena lâmpada com luz azul de comprimento de onda maior para a cura. Quanto maior o comprimento de onda da luz, melhor, em princípio. A radiação é menos prejudicial, para que possa ser usado para aplicações biológicas, e permite uma penetração de luz mais profunda. Para odontologia, isso significa uma cura melhor e mais uniforme. Mas também é mais difícil de fazer, porque quanto maior o comprimento de onda da luz, menos energia você tem para conduzir a reação química. Adicionando um estímulo adicional com a luz verde, como temos com a variação do pH como um interruptor reversível liga-desliga para a reação, oferece a oportunidade para uma melhor regulamentação. Isso é especialmente importante para sistemas de entrega de drogas, onde a droga precisa ser liberada sob um pH específico, como o pH varia em todo o corpo humano. Esta também é uma reação sem catalisador. Significa que não há molécula auxiliar para fazer isso acontecer. Isso é importante para a aplicação biológica também porque, em muitos casos, as moléculas auxiliares contêm metal, e você não quer algo que possa vazar, ou algo que é considerado citotóxico ou cancerígeno. "

Para investigar a adequação da nova ferramenta de acoplamento luz verde-pH para engenharia de biomateriais, A Sra. Kalayci disse que a equipe de pesquisa criou hidrogéis com propriedades diferentes.

"Eles mostraram que a luz verde permitia maiores profundidades de penetração, resultando na fabricação de hidrogéis mais espessos, " ela disse.

Dr. Truong disse que as células cultivadas dentro dos hidrogéis "mostraram que o processo de criação dos géis não era tóxico, e as células também permaneceram viáveis ​​por vários dias. "

A equipe acredita que a nova ferramenta de acoplamento tem uma gama de outras aplicações potenciais.

"Por exemplo, no contexto da medicina personalizada, "Dr. Truong e Dr. Frisch disseram." Você pode querer usar nossa reação para anexar um medicamento contra o câncer a uma parte específica de uma molécula para administrar o medicamento de uma forma que seja adequada a um determinado paciente. "

O professor Barner-Kowollik disse que também é mais um passo em direção à realização da "cirurgia molecular".

"O que os químicos esperam fazer é ser capaz de 'operar' em uma parte de uma molécula sem afetar qualquer outra coisa, " ele disse.

"Então, por exemplo, se você tivesse uma proteína, uma grande molécula complexa, gostaríamos de poder usar a luz como um bisturi químico e, muito delicadamente, entrar e mudar parte dessa molécula sem afetar nenhuma outra parte. Isso fornece muitas aplicações potenciais. "

Os aplicativos podem incluir, Dr. Truong disse, "olhando para a reticulação seletiva de DNA para estudar o mecanismo subjacente de um câncer, procurando caminhos para o tratamento direcionado, ou a criação de andaimes de hidrogel dinâmicos para estudar as interações celulares para a terapia de regeneração de tecidos.

"Usando luz, estamos fornecendo ferramentas químicas para atingir esses objetivos. "