Novo efeito fotônico pode acelerar o desenvolvimento de medicamentos

Semicondutores em nanoescala torcidos manipulam a luz de uma nova maneira. Esse efeito pode ser aproveitado para acelerar a descoberta e o desenvolvimento de medicamentos que salvam vidas, bem como tecnologias fotônicas.

O efeito fotônico pode ajudar a permitir o rápido desenvolvimento e triagem de novos antibióticos e outros medicamentos por meio da automação – essencialmente, químicos robóticos. Ele oferece uma nova ferramenta de análise para triagem de alto rendimento, um método para analisar vastas bibliotecas de compostos químicos. Uma pequena amostra de cada composto preenche um poço em uma microplaca. Os poços podem ser tão pequenos quanto um milímetro cúbico, e um prato do tamanho de uma barra de chocolate pode conter mil deles.

Uma das principais medidas na análise de drogas é a quiralidade, ou a forma como a molécula se torce. Os sistemas biológicos, incluindo o corpo humano, geralmente preferem uma direção à outra, uma curva para destros ou canhotos. Na melhor das hipóteses, uma molécula de droga com a torção errada não faz nada, mas na pior, pode causar danos. O efeito descoberto pelos pesquisadores permite que a quiralidade seja medida em volumes 10 mil vezes menores que um milímetro cúbico.

“Os pequenos volumes possíveis para o registro desses efeitos são a propriedade de mudança de jogo que permite aos pesquisadores usar quantidades muito pequenas de medicamentos caros e coletar milhares de vezes mais dados”, disse Nicholas Kotov, professor de Ciências Químicas e Engenharia da Universidade de Michigan.

O método conta com uma estrutura inspirada em desenhos biológicos, desenvolvida no laboratório de Kotov. O telureto de cádmio, um semicondutor comumente usado em células solares, é moldado em nanopartículas que se assemelham a segmentos curtos de fita torcida. Estes se montam em hélices, imitando a forma como as proteínas se montam.

Sendo iluminadas com luz vermelha, as pequenas hélices semicondutoras geram uma nova luz que é azul e torcida. A luz azul também é emitida em uma direção específica, o que facilita a coleta e a análise. A tríade de efeitos ópticos incomuns reduz drasticamente o ruído que outras moléculas e partículas em nanoescala em fluidos biológicos podem causar.

Para usar esses efeitos na triagem de alto rendimento para descoberta de medicamentos, as nanopartículas montadas em hélices podem ser misturadas com um candidato a medicamento. Quando as nano-hélices formam uma estrutura de chave e fechadura com a droga, simulando o alvo da droga, a torção das nano-hélices mudará drasticamente. Esta mudança na torção pode ser medida através da luz azul.