Wissenschaftler haben einen neuen Weg entdeckt, Krebszellen zu zerstören. Die Stimulierung von Aminocyaninmolekülen mit Licht im nahen Infrarot ließ sie synchron vibrieren, was ausreichte, um die Membranen von Krebszellen aufzubrechen.
Aminocyaninmoleküle werden im Bioimaging bereits als synthetische Farbstoffe verwendet. Sie werden üblicherweise in geringen Dosen zur Krebserkennung eingesetzt, bleiben im Wasser stabil und können sich sehr gut an der Außenseite von Zellen anheften.
Das Forschungsteam der Rice University, der Texas A&M University und der University of Texas sagt, dass der neue Ansatz eine deutliche Verbesserung gegenüber einer anderen Art von zuvor entwickelten krebstötenden molekularen Maschinen darstellt, den so genannten Feringa-Motoren, die auch die Strukturen von zerstören könnten problematische Zellen.
„Es handelt sich um eine ganz neue Generation molekularer Maschinen, die wir molekulare Presslufthämmer nennen“, sagt der Chemiker James Tour von der Rice University.
„Sie sind in ihrer mechanischen Bewegung mehr als eine Million Mal schneller als die früheren Motoren vom Feringa-Typ und können mit Licht im nahen Infrarot statt mit sichtbarem Licht aktiviert werden.“
Der Einsatz von Nahinfrarotlicht ist wichtig, da es Wissenschaftlern ermöglicht, tiefer in den Körper vorzudringen. Krebs in Knochen und Organen könnte möglicherweise behandelt werden, ohne dass eine Operation erforderlich wäre, um das Krebswachstum zu bekämpfen.
Bei Tests an kultivierten, im Labor gezüchteten Krebszellen erzielte die molekulare Presslufthammer-Methode eine Trefferquote von 99 Prozent bei der Zerstörung der Zellen. Der Ansatz wurde auch an Mäusen mit Melanomtumoren getestet und die Hälfte der Tiere wurde krebsfrei.
Die Struktur und die chemischen Eigenschaften von Aminocyaninmolekülen sorgen dafür, dass sie mit dem richtigen Reiz – beispielsweise Licht im nahen Infrarot – synchron bleiben. Wenn sie in Bewegung sind, bilden die Elektronen in den Molekülen sogenannte Plasmonen, kollektiv vibrierende Einheiten, die die Bewegung im gesamten Molekül antreiben.
„Was hervorzuheben ist, ist, dass wir eine andere Erklärung dafür gefunden haben, wie diese Moleküle funktionieren können“, sagt der Chemiker Ciceron Ayala-Orozco von der Rice University.
„Dies ist das erste Mal, dass ein molekulares Plasmon auf diese Weise genutzt wird, um das gesamte Molekül anzuregen und tatsächlich eine mechanische Aktion auszulösen, die dazu dient, ein bestimmtes Ziel zu erreichen – in diesem Fall das Zerreißen der Membran von Krebszellen.“
Die Plasmonen haben auf einer Seite einen Arm, der dabei hilft, die Moleküle mit den Krebszellmembranen zu verbinden, während die Bewegungen der Vibrationen sie auseinanderschlagen. Die Forschung steht zwar noch am Anfang, aber die ersten Ergebnisse sind sehr vielversprechend.
Dies ist auch die Art von unkomplizierter, biomechanischer Technik, gegen die es Krebszellen schwerfallen würde, eine Art Blockade zu entwickeln. Als nächstes untersuchen die Forscher andere Arten von Molekülen, die ähnlich verwendet werden können
„In dieser Studie geht es um eine andere Art der Krebsbehandlung mithilfe mechanischer Kräfte auf molekularer Ebene“, sagt Ayala-Orozco.
Die Forschung wurde veröffentlicht in Naturchemie.