Efeito Fotônico Revolucionário Acelera Desenvolvimento de Medicamentos

Semicondutores nanométricos torcidos manipulam luz de uma nova maneira. Este efeito poderia ser aproveitado para acelerar a descoberta e desenvolvimento de medicamentos que salvam vidas, bem como tecnologias fotônicas.

O efeito fotônico poderia ajudar a permitir desenvolvimento rápido e triagem de novos antibióticos e outros medicamentos através de automação — essencialmente, químicos robóticos. Oferece uma nova ferramenta de análise para triagem de alta produtividade, um método para analisar vastas bibliotecas de compostos químicos. Uma minúscula amostra de cada composto preenche um poço em uma microplaca. Os poços podem ser tão pequenos quanto um milímetro cúbico, e uma placa do tamanho de uma barra de chocolate pode conter mil deles.

Uma das medições-chave na análise de medicamentos é quiralidade, ou para qual lado a molécula torce. Sistemas biológicos, incluindo o corpo humano, tipicamente preferem uma direção sobre a outra, um caracol direito ou esquerdo. Na melhor das hipóteses, uma molécula de medicamento 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 10.000 vezes menores que um milímetro cúbico.

"Os pequenos volumes possíveis para registro destes efeitos são a propriedade que muda o 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 na Universidade de Michigan.

O método depende de uma estrutura inspirada em designs biológicos, desenvolvida no laboratório de Kotov. Telureto de cádmio, um semicondutor comumente usado em células solares, é moldado em nanopartículas que se assemelham a segmentos curtos de fita torcida. Estas se montam em hélices, imitando a forma como proteínas se montam.

Quando iluminadas com luz vermelha, as pequenas hélices de semicondutor geram nova luz que é azul e torcida. A luz azul também é emitida em uma direção específica, o que a torna fácil de coletar e analisar. A tríade de efeitos ópticos incomuns reduz drasticamente o ruído que outras moléculas e partículas nanométricas em fluidos biológicos podem causar.

Para usar estes efeitos em triagem de alta produtividade para descoberta de medicamentos, as nanopartículas se montando em hélices podem ser misturadas com um candidato a medicamento. Quando as nanohelices formam uma estrutura fechadura-e-chave com o medicamento, simulando o alvo do medicamento, a torção das nanohelices mudará dramaticamente. Esta mudança na torção pode ser medida através da luz azul.