Молекулы аминоцианина уже применяются в системах биовизуализации в качестве синтетических красителей. Обычно их используют в небольших дозах для обнаружения рака; они остаются стабильными в воде и хорошо связываются с внешними поверхностями клеток.
Как функционирует вибрационный механизм?
Исследовательская команда из Университета Райса, Техасского университета A&M и Университета штата Техас заявила, что их метод является значительным улучшением по сравнению с ранее разработанными молекулярными устройствами для уничтожения рака, известными как механизмы «Феринг»-типа, которые также способны разрушать структуры проблемных клеток.
«Это совершенно новое поколение молекулярных механизмов, которые мы называем молекулярными отбойными молотками», – отметил химик Джеймс Тур из Университета Райса, когда были опубликованы результаты исследования.
Они действуют более чем в миллион раз быстрее в своем механическом движении, чем предыдущие механизмы, и могут быть активированы не видимым, а ближним инфракрасным светом.
Использование ближнего инфракрасного света имеет важное значение, поскольку позволяет ученым глубже проникать в организм. Это может открыть возможности для лечения рака в костях и органах без хирургического вмешательства, необходимого для доступа к опухоли.
В ходе испытаний на лабораторно выращенных раковых клетках метод молекулярного отбойного молотка продемонстрировал 99-процентный уровень уничтожения клеток. Этот подход также был протестирован на мышах с меланомой, и у половины из них рак полностью исчез.
Структура и химические свойства молекул аминоцианина позволяют им синхронизироваться под действием подходящего раздражителя – например, ближнего инфракрасного света. При этом электроны внутри молекул образуют так называемые плазмоны – коллективные колебания, которые приводят в действие всю молекулу.
«Важно подчеркнуть, что мы обнаружили еще одно объяснение того, как эти молекулы могут функционировать», – сообщает химик Сисерон Айала-Ороско из Университета Райса.
Впервые молекулярный плазмон используется таким образом, чтобы возбуждать всю молекулу и создавать механическое воздействие для достижения конкретной цели – в данном случае для разрыва мембраны раковых клеток.
С одной стороны, у плазмонов есть плечо, которое способствует соединению молекул с мембранами раковых клеток, в то время как колебательные движения разрушают их. Исследование все еще продолжается, и его первые и последующие результаты выглядят многообещающими.
Кроме того, это относительно простой биомеханический метод, против которого раковым клеткам будет сложно разработать защиту. В дальнейшем исследователи планируют изучить другие типы молекул, которые могут быть использованы аналогичным образом.
Это исследование посвящено поиску нового способа лечения рака с помощью механических сил на молекулярном уровне.