Efeksi Fotonik Revolusioner Mempercepat Pengembangan Obat
Semikonduktor skala nano yang diputar memanipulasi cahaya dengan cara baru. Efek ini dapat dimanfaatkan untuk mempercepat penemuan dan pengembangan obat penyelamat nyawa serta teknologi fotonik.
Efek fotonik dapat membantu memungkinkan pengembangan dan penyaringan cepat obat-obatan baru dan lainnya melalui otomatisasi — pada dasarnya, kimiawan robot. Ini menawarkan alat analisis baru untuk penyaringan throughput tinggi, metode untuk menganalisis perpustakaan besar kombinasi kimia. Sampel kecil dari setiap kombinasi mengisi lubang pada mikroplate. Lubang dapat sem kecil dari milimeter kubik, dan plate berukuran cokelat batang dapat berisi seribu di antaranya.
Salah satu pengukuran kunci dalam analisis obat adalah chirality, atau arah mana molekul berputar. Sistem biologis, termasuk tubuh manusia, biasanya menyukai satu arah daripada yang lain, gulungan kanan atau kiri. Terbaik, molekul obat dengan gulungan salah tidak melakukan apa-apa, tetapi terburuk, dapat menyebabkan kerusakan. Efek yang ditemukan oleh peneliti memungkinkan chirality diukur dalam volume yang 10.000 kali lebih kecil dari milimeter kubik.
“Volume kecil yang mungkin untuk pendaftaran efek ini adalah properti yang mengubah permainan yang memungkinkan peneliti untuk menggunakan jumlah sangat kecil obat mahal dan mengumpulkan ribuan kali lebih banyak data,” kata Nicholas Kotov, Profesor Ilmu Kimia dan Teknik di University of Michigan.
Metode ini bergantung pada struktur yang terinspirasi oleh desain biologis, yang dikembangkan di laboratorium Kotov. Cadmium telluride, semikonduktor yang biasanya digunakan dalam sel surya, dibentuk menjadi nanopartikel yang menyerupai segmen pendek pita diputar. Ini menyusun diri menjadi helik, meniru cara protein menyusun diri.
Saat diilumini dengan cahaya merah, helik semikonduktor kecil menghasilkan cahaya baru yang biru dan diputar. Cahaya biru juga dipancarkan dalam arah tertentu, yang memudahkan untuk dikumpulkan dan dianalisis. Tiga efek optik tidak biasa ini secara drastis mengurangi kebisingan yang mungkin disebabkan oleh molekul dan partikel skala nano lainnya dalam cairan biologis.
Untuk menggunakan efek ini dalam penyaringan throughput tinggi untuk penemuan obat, nanopartikel yang menyusun diri menjadi helik dapat dicampur dengan kombinasi obat. Khi helik nano membentuk struktur kunci-kunci dengan kombinasi obat, mensimulasikan target obat, putaran helik nano akan berubah secara dramatis. Perubahan dalam putaran ini dapat diukur melalui cahaya biru.
