分子“手提钻”利用振动撕裂癌细胞

某些分子受到光刺激会强烈振动，美国莱斯大学科学家发现了利用分子这一性能来摧毁癌细胞的新方法。发表在《自然·化学》上的该项研究显示，该方法对实验室培养的人类黑色素瘤细胞的有效性达到99%，并且半数的黑色素瘤模型实验鼠经治疗后不再患癌症。

莱斯大学化学家詹姆斯·图尔表示，这是全新一代的分子机器，称之为分子“手提钻”。他的实验室此前曾使用具有光激活的桨状原子链的纳米级化合物，该原子链不断沿同一方向旋转以钻穿感染性细菌、癌细胞和耐药真菌的外膜。

与诺贝尔奖获得者伯纳德·费林加的纳米级分子马达钻头不同，分子“手提钻”采用了完全不同的、前所未有的作用机制。它们的机械运动速度比费林加型电机快100万倍以上，并且可以用近红外光而不是可见光来激活它们。

近红外光能比可见光更深入地穿透身体，进入器官或骨骼而不损伤组织。近红外光可深入人体10厘米，而用来激活纳米钻的可见光的穿透深度仅为半厘米。

这种“手提钻”其实是氨基花青分子，是一类用于医学成像的荧光合成染料。研究发现，该分子的原子在受到近红外光刺激时可一致振动，形成等离子体，从而导致癌细胞的细胞膜破裂。

研究还发现，该分子等离子体一侧有臂。该臂对等离子体运动虽然没有贡献，但它有助于将分子锚定到细胞膜的双层脂质上。

研究人员表示，这是第一次以这种方式利用等离子激元来激发整个分子，并实际产生用于实现特定目标的机械作用——撕裂癌细胞的膜。这项研究是在分子尺度上利用机械力治疗癌症的一种创新性方法。

想象下这个“手提钻”，在光的激发下能够定向旋转，这种旋转运动可以破坏它锚定的双层脂层及细胞膜，从而实现摧毁癌细胞的目的。而除了对付癌细胞外，它还可以钻穿微生物的膜，可让原本无效的药物进入细胞。这意味着，人们可以让分子钻头作前锋，在细菌表面打个孔，再让抗生素穿过细菌的机械屏障进去杀死对手，从而帮助人们克服抗生素耐药性这个棘手难题。