O icônico single dos Beach Boys, "Good Vibrations", ganha uma nova camada de significado graças a uma descoberta recente de cientistas e colaboradores da Rice University, que descobriram uma maneira de destruir células cancerígenas usando a capacidade de algumas moléculas vibrarem fortemente. quando estimulado pela luz.



Os pesquisadores descobriram que os átomos de uma pequena molécula de corante usada para imagens médicas podem vibrar em uníssono – formando o que é conhecido como plasmon – quando estimulados pela luz infravermelha próxima, causando a ruptura da membrana celular das células cancerígenas. De acordo com o estudo publicado na Nature Chemistry , o método teve uma eficiência de 99% contra culturas laboratoriais de células de melanoma humano, e metade dos camundongos com tumores de melanoma ficaram livres do câncer após o tratamento.

"É toda uma nova geração de máquinas moleculares que chamamos de britadeiras moleculares", disse James Tour, químico da Rice, cujo laboratório já usou compostos em nanoescala dotados de uma cadeia de átomos em forma de pá ativada pela luz que gira continuamente na mesma direção para perfurar. a membrana externa de bactérias infecciosas, células cancerígenas e fungos resistentes ao tratamento.

Ao contrário das brocas em nanoescala baseadas nos motores moleculares do ganhador do Nobel Bernard Feringa, as britadeiras moleculares empregam um mecanismo de ação totalmente diferente – e sem precedentes.

“Eles são mais de um milhão de vezes mais rápidos em seu movimento mecânico do que os antigos motores do tipo Feringa e podem ser ativados com luz infravermelha próxima em vez de luz visível”, disse Tour.

A luz infravermelha próxima pode penetrar muito mais profundamente no corpo do que a luz visível, acessando órgãos ou ossos sem danificar os tecidos.

"A luz infravermelha próxima pode penetrar até 10 centímetros (~ 4 polegadas) no corpo humano, em oposição a apenas meio centímetro (~ 0,2 polegadas), a profundidade de penetração da luz visível, que usamos para ativar as nanodrills, " disse Tour, professor de química T. T. e WF Chao de Rice e professor de ciência de materiais e nanoengenharia. "É um grande avanço."

As britadeiras são moléculas de aminocianina, uma classe de corantes sintéticos fluorescentes usados ​​para imagens médicas.

“Essas moléculas são corantes simples que as pessoas usam há muito tempo”, disse Ciceron Ayala-Orozco, cientista pesquisador do Rice e principal autor do estudo. "Eles são biocompatíveis, estáveis ​​em água e muito bons em se ligarem ao revestimento externo gorduroso das células. Mas mesmo sendo usados ​​para geração de imagens, as pessoas não sabiam como ativá-los como plasmons."

Ayala-Orozco inicialmente estudou plasmons quando era estudante de doutorado no grupo de pesquisa liderado por Naomi Halas, de Rice.

“Devido à sua estrutura e propriedades químicas, os núcleos destas moléculas podem oscilar em sincronia quando expostos ao estímulo certo”, disse Ayala-Orozco. “Vi a necessidade de usar as propriedades dos plasmons como forma de tratamento e estava interessado na abordagem mecânica do Dr. Tour para lidar com células cancerígenas.

“Os plasmons moleculares que identificamos têm uma estrutura quase simétrica com um braço de um lado. O braço não contribui para o movimento plasmônico, mas ajuda a ancorar a molécula à bicamada lipídica da membrana celular”.

Os pesquisadores tiveram que provar que o modo de ação das moléculas não poderia ser classificado como forma de terapia fotodinâmica ou fototérmica.

“O que precisa ser destacado é que descobrimos outra explicação de como essas moléculas podem funcionar”, disse Ayala-Orozco. "Esta é a primeira vez que um plasmon molecular é utilizado desta forma para excitar toda a molécula e realmente produzir uma ação mecânica usada para atingir um objetivo específico - neste caso, rasgar a membrana das células cancerígenas. Este estudo é sobre uma maneira diferente para tratar o câncer usando forças mecânicas em escala molecular."

Pesquisadores da Texas A&M University liderados por Jorge Seminario, químico quântico e professor de engenharia química, realizaram análises da teoria do funcional da densidade dependente do tempo nas características moleculares envolvidas no efeito da britadeira. Os estudos sobre o câncer foram realizados em ratos no MD Anderson Cancer Center da Universidade do Texas, em colaboração com o Dr. Jeffrey Myers, professor e presidente do Departamento de Cirurgia de Cabeça e Pescoço e diretor de pesquisa translacional da Divisão de Cirurgia.

Mais informações: Ciceron Ayala-Orozco et al, Britadeiras moleculares erradicam células cancerosas por ação vibrônica, Nature Chemistry (2023). DOI:10.1038/s41557-023-01383-y
Informações do diário: Química da Natureza

Fornecido pela Rice University