Kemister vid Rice University, Durham (U.K.) University och North Carolina State University har uppgraderat sin teknik för att döda cancerceller med riktade molekylmotorer. De ljusaktiverade motorerna fäster sig vid celler och när den träffas av nära-infrarött ljus, snurra upp till 3 miljoner gånger per sekund och borra genom membran, förstör cellerna inom några minuter. Kredit:Illustration med tillstånd av Tour Group/Rice University
Ett internationellt team av forskare närmar sig perfektion av motorer i molekylstorlek som borrar genom cancerceller, döda dem på ett ögonblick.
Forskare vid Rice University, Durham (U.K.) University och North Carolina State University rapporterade sin framgång med att aktivera motorerna med exakt tvåfoton excitation via nära-infrarött ljus. Till skillnad från det ultravioletta ljuset som de först använde för att driva motorerna, den nya tekniken skadar inte intilliggande, friska celler.
Teamets resultat visas i American Chemical Society journal ACS Nano .
Forskningen som leds av kemisterna James Tour of Rice, Robert Pal från Durham och Gufeng Wang från North Carolina kan bäst appliceras på hud, orala och gastrointestinala cancerceller som kan nås för behandling med laser.
Under 2017 Natur papper, samma team rapporterade utvecklingen av molekylära motorer förbättrade med små proteiner som riktar sig mot specifika cancerceller. Väl på plats och aktiverad med ljus, de paddleliknande motorerna snurrar upp till 3 miljoner gånger i sekunden, låta molekylerna borra genom cellernas skyddsmembran och döda dem på några minuter.
Sedan dess, forskare har arbetat med ett sätt att eliminera användningen av skadligt ultraviolett ljus. Vid absorption av två foton, ett fenomen som förutspåddes 1931 och bekräftades 30 år senare med tillkomsten av lasrar, motorerna absorberar fotoner i två frekvenser och går till ett högre energiläge, utlöser paddlarna.
"Multiphoton -aktivering är inte bara mer biokompatibel utan tillåter också djupare vävnadspenetrering och eliminerar alla oönskade biverkningar som kan uppstå med det tidigare använda UV -ljuset, "Sa Pal.
Forskarna testade sina uppdaterade motorer på huden, bröst, livmoderhals- och prostatacancerceller i labbet. När motorerna hittade sina mål, lasrar aktiverade dem med en precision på cirka 200 nanometer. I de flesta fallen, cellerna var döda inom tre minuter, rapporterade de. De tror att motorerna också borrar genom kromatin och andra komponenter i de sjuka cellerna, vilket kan hjälpa till att bromsa metastaser.
Eftersom motorerna riktar sig mot specifika celler, Tour sa att arbetet pågår för att anpassa dem för att döda antibiotikaresistenta bakterier också. "Vi fortsätter att perfektionera molekylmotorerna, siktar mot dem som kommer att arbeta med synligt ljus och ger ännu högre effekt av dödande mot cellmålen, " han sa.
