La vibración de estas moléculas inducida por la luz puede romper la membrana citoplasmática de las células del cáncer.
Jeff Fitlow / Rice University
Científicos y colaboradores de la Universidad Rice en EE.UU. descubrieron una manera de destruir las células cancerosas utilizando la capacidad de moléculas para vibrar, como un martillo neumático, cuando son estimuladas por la luz.
Martillos neumáticos moleculares vs. taladros a nanoescala
"Es toda una nueva generación de máquinas moleculares a las que llamamos martillos neumáticos moleculares", explicó el químico de Rice, James Tour. Los investigadores descubrieron que los átomos de una pequeña molécula de tinte, utilizada para imágenes médicas, pueden vibrar al unísono -formando lo que se conoce como plasmón- cuando son estimulados por luz infrarroja cercana.
Los martillos neumáticos moleculares emplean un mecanismo novedoso de acción. "Son más de un millón de veces más rápidos en su movimiento mecánico que los antiguos motores tipo Feringa, y pueden activarse con luz infrarroja cercana en lugar de luz visible", expuso Tour.
Los motores tipo Feringa son taladros a nanoescala dotados de una cadena de átomos en forma de paleta activada por luz que gira continuamente en la misma dirección para perforar la membrana externa de bacterias infecciosas, células cancerosas y hongos resistentes al tratamiento.
Novedoso tinte que vibra
Ciceron Ayala-Orozco/Rice UniversityLos martillos neumáticos moleculares son moléculas de aminocianina, una clase de tintes sintéticos fluorescentes utilizados para imágenes médicas. "Estas moléculas son tintes simples que la gente ha estado usando durante mucho tiempo", comentó Ciceron Ayala-Orozco, científico investigador de Rice y autor principal del estudio.
"Son biocompatibles, estables en agua y muy buenos para adherirse al revestimiento externo graso de las células. Pero a pesar de que se utilizaban para obtener imágenes, la gente no sabía cómo activarlos como plasmones", añadió Ayala-Orozco.
"Debido a su estructura y propiedades químicas, los núcleos de estas moléculas pueden oscilar sincronizadamente cuando se exponen al estímulo adecuado", explicó Ayala-Orozco. "Vi la necesidad de utilizar las propiedades de los plasmones como forma de tratamiento y me interesé en el enfoque mecánico del Dr. Tour para tratar las células cancerosas. Básicamente, conecté los puntos", agregó.
Ciceron Ayala-Orozco/Rice University"Los plasmones moleculares que identificamos tienen una estructura casi simétrica con un brazo en un lado. El brazo no contribuye al movimiento plasmónico, pero ayuda a anclar la molécula a la bicapa lipídica de la membrana celular", subrayó Ayala-Orozco.
Luz infrarroja vs. luz visible
"La luz infrarroja cercana puede penetrar hasta 10 centímetros en el cuerpo humano, en comparación con el medio centímetro que puede penetrar la luz visible que utilizamos para activar los nanoperforadores", puntualizó Tour. "Es un gran avance", subrayó. Esta radiación infrarroja accede a órganos o huesos sin dañar el tejido.
El reciente método tuvo una eficacia del 99 % contra cultivos de laboratorio de células de melanoma humano, y la mitad de los ratones con tumores de melanoma quedaron libres de cáncer después del tratamiento, explicaron los autores del estudio en una publicación realizada la pasada semana en Nature Chemistry.
"Esta es la primera vez que se utiliza un plasmón molecular de esta manera para excitar toda la molécula y producir realmente una acción mecánica utilizada para lograr un objetivo particular, en este caso, desgarrar la membrana de las células cancerosas", concluyó Ayala-Orozco.
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