近红外光驱动的分子凿岩锤：治疗癌症的突破

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使用于医学成像的荧光合成染料类别，嵌入在癌细胞的膜中并快速振动，诱发坏死。

由于整个分子的振动持续时间不到一皮秒，这些振动的氨基青黄素可以在低光水平或浓度下干扰事物的运作。通过这种“分子凿岩锤”技术，来自莱斯大学、德克萨斯大学MD安德森癌症中心和德克萨斯A&M大学的研究人员在体外完全根除了人类黑色素瘤细胞。他们在黑色素瘤小鼠模型中实现了50%的肿瘤无效率。

考虑到细胞不太可能对这种分子机械力量产生抵抗，分子凿岩锤提供了诱发癌细胞死亡的另一种方法。这项研究展示了在分子尺度上独特的机械作用，以根除细胞，并可能使用辅助治疗方法来治疗细胞。

研究文章《分子凿岩锤通过振动驱动的作用来根除癌细胞》发表在《自然化学》杂志上。

研究人员一直在尝试使用工具来杀死癌细胞，比如单向合成分子马达（称为费林加马达），这些马达在细胞膜上钻孔，导致快速坏死。这种策略在培养皿中效果很好，但许多现有的工具在处理整个动物时需要光激活。

尽管紫外线和可见光只能穿透人体组织（皮肤、肌肉和脂肪）数百微米到1毫米，但650-900纳米的近红外窗口，也称为光学治疗窗口，由于血红蛋白和水的最小光吸收以及通过人体组织的显著穿透性，非常适用于体内应用，可达到约10厘米。尽管已经做出了很大努力来调整分子马达的旋转频率以适应更高的波长，但尚未报告可以以近红外频率旋转的分子马达。

在这项研究中，莱斯大学的科学家Ciceron Ayala-Orozco博士及其同事利用了由单光子近红外光诱发的细胞上的分子凿岩效应。他们发现，打开连接到细胞膜的氨基青黄素的振动模式会引起协调的整个分子振动，迅速杀死细胞。青黄素染料已被用于光热和光动力治疗，并在生物和医学研究中广泛接受。

研究人员现在正在确定和合成其他可以强调细胞结合和振动驱动作用的小分子。不同的用途可能包括控制酶的哪些部分是活跃的，改变蛋白通道的工作方式，或改变影响药物的大型生物组装的结构或功能。