Fig.１ Ilustração esquemática de detecção de drogas de moléculas pequenas com marcação de alcino em células vivas usando espalhamento Raman aprimorado por superfície de nanopartículas de ouro. Crédito:Universidade de Osaka
O desenvolvimento bem-sucedido de medicamentos tem um impacto significativo na qualidade de vida das pessoas em todo o mundo. Ser capaz de rastrear como as moléculas entram nas células-alvo, e observar o que eles fazem quando estão dentro, é a chave para identificar os melhores candidatos. As técnicas de análise, portanto, constituem uma parte importante do processo de descoberta de medicamentos. Pesquisadores da Universidade de Osaka, em colaboração com RIKEN, relataram uma abordagem baseada em microscopia Raman para visualizar drogas de pequenas moléculas que usam nanopartículas de ouro. As descobertas da equipe são publicadas em ACS Nano .
Muitas vezes, pequenas moléculas de drogas são rastreadas anexando-as a sondas fluorescentes que são visíveis quando são irradiadas com luz. A microscopia pode então ser usada para ver essas moléculas dentro das células em tempo real. Contudo, moléculas fluorescentes podem ser volumosas, o que pode afetar a maneira como as pequenas moléculas se comportam. Adicionalmente, algumas moléculas fluorescentes perdem sua fluorescência se forem expostas a muita luz, tornando difícil vê-los ao longo de longos estudos.
Uma alternativa aos rótulos fluorescentes é uma etiqueta muito menor conhecida como alcino, que é composto por ligações triplas carbono-carbono. O arranjo particular de átomos em alcinos não é encontrado naturalmente nas células; Portanto, eles fornecem um marcador altamente específico. Além disso, seu tamanho pequeno significa que os alcinos têm efeito mínimo no comportamento das moléculas pequenas. Em vez de emitir fluorescência sob luz laser, alcinos produzem o que é conhecido como sinal Raman, que podem ser claramente identificados entre os sinais de material celular.
Contudo, procurar o sinal Raman de grupos alcino é complicado quando não há muitos deles por perto, devido à baixa eficiência do espalhamento Raman. Os pesquisadores, portanto, combinaram a marcação de alcino com o uso de nanopartículas de ouro. A microscopia de espalhamento Raman aprimorado pela superfície (SERS) pode estimular nanopartículas de ouro a produzir campos elétricos aprimorados que aumentam o sinal Raman dos grupos alcino, tornando-os mais fáceis de detectar.
Fig. 2 Imagem 3D SERS com lapso de tempo de captação de moléculas pequenas por células vivas. Observamos com sucesso que os sinais SERS dos alcinos foram detectados inicialmente em torno de 10 ー 15 min após a administração do medicamento, e o número de sinais aumentou gradualmente ao longo do tempo. A concentração de administração do fármaco foi de 20 µM. Crédito:Universidade de Osaka
"Nossa abordagem é uma combinação de técnicas que têm sido usadas para rastrear pequenas moléculas em células vivas, "O autor principal do estudo, Kota Koike, explica." Nanopartículas de ouro são mensageiros particularmente úteis para relatar a presença de grupos alcino porque aumentam o sinal do alcino, além de fornecer uma superfície com a qual os alcinos gostam de interagir. Os dois componentes, portanto, se juntam naturalmente para gerar o sinal aprimorado. "
Nanopartículas de ouro são prontamente absorvidas por vários tipos diferentes de células, tornando a técnica amplamente aplicável. As nanopartículas entram nos compartimentos do lisossoma dentro da célula e, em seguida, aumentam o sinal das moléculas marcadas com alcino que, subsequentemente, chegam aos lisossomas e interagem com eles.
Fig. 3 Detecção quantitativa do número de sinais SERS de alcinos no nível de uma única célula (figura à esquerda). O número de sinais SERS detectados por célula em cada concentração de administração ao longo do tempo (direita). Usando o método de detecção quantitativa SERS, observamos com sucesso que a velocidade de captação dependia muito da concentração da droga. Crédito:Universidade de Osaka
"Nossa técnica SERS tem potencial para ser usada com uma variedade de tipos de células diferentes, bem como um número virtualmente ilimitado de candidatos a drogas, "O autor correspondente do estudo, Katsumasa Fujita, explica." Isso é particularmente excitante para a descoberta de medicamentos, onde qualquer meio de melhor compreensão da dinâmica dos medicamentos em tempo real é extremamente valioso para o desenvolvimento. "
