Les scientifiques du laboratoire nationwide des accélérateurs SLAC du ministère de l’Énergie ont acquis des informations précieuses sur la output de nitroxyde, une molécule ayant des apps potentielles dans le domaine biomédical. Alors que l’oxyde nitrique (NO) est depuis longtemps sur le radar des chercheurs en raison de ses effets physiologiques importants, son cousin moins connu, le nitroxyde (HNO), est resté largement inexploré.
L’étude, publiée récemment dans le Journal of the American Chemical Society, est née d’un work conjoint entre les équipes du laser à rayons X Linac Coherent Gentle Supply (LCLS) du SLAC et la source de lumière à rayonnement synchrotron de Stanford (SSRL).
Le nitroxyde a bon nombre des mêmes effets physiologiques que l’oxyde nitrique – comme sa capacité à combattre les germes, à prévenir la formation de caillots sanguins et à détendre et dilater les vaisseaux sanguins – avec des propriétés thérapeutiques supplémentaires, telles que l’efficacité dans le traitement de l’insuffisance cardiaque, ainsi que furthermore encore. puissante activité antioxydante et cicatrisation des plaies. Cependant, il ne s’agit pas d’une espèce chimiquement longue durée de vie, de sorte que les méthodes permettant son administration ciblée sont essentielles aux futures programs biomédicales.
Pour relever ce défi, l’équipe s’est concentrée sur une molécule unique, un complexe fer-nitrosyle (Fe-NO). Leurs recherches visaient à comprendre les propriétés complexes de la liaison Fe-NO, avant et après l’exposition à la lumière, afin de comprendre les complexités de la manufacturing de nitroxyde. Ils ont découvert qu’en exposant cette molécule à la lumière optique, ils pouvaient rompre sa liaison, produisant potentiellement du nitroxyde.
« Bien que cette recherche soit de nature fondamentale, nous espérons que d’autres chercheurs pourront tirer parti de ce que nous avons appris de cette molécule et en tirer des systems thérapeutiques en optimisant des molécules similaires pour la médecine », a déclaré Leland Gee, scientifique et collaborateur du SLAC. « L’idée serait d’obtenir une molécule qui libère du HNO dans le corps là où il est nécessaire et de la mettre en lumière pour la libérer pour ses propriétés thérapeutiques. »
L’un des défis auxquels l’équipe a été confrontée était la distribution ambiguë des électrons entre l’atome de fer et le ligand nitrosyle – une molécule ou un ion qui se lie à un atome ou un ion métallique central – dans le complexe Fe-NO, ce qui limite la quantité d’informations. peut être obtenu en utilisant des méthodes traditionnelles. Les scientifiques ont utilisé des methods avancées de spectroscopie à rayons X au SSRL qui leur ont permis d’approfondir les propriétés chimiques de la molécule et de sa liaison, fournissant ainsi une impression plus complète du système Fe-NO et de la manière dont il réagit à la lumière.
Pour le suivi, les scientifiques prévoient d’explorer davantage les subtilités du processus de rupture des liaisons et la manière d’optimiser la manufacturing de nitroxyde ou d’oxyde nitrique. Ils envisagent également de remplacer le fer par d’autres métaux pour mieux comprendre le processus de photoproduction.
« Dans cette recherche, nous comprenons la molécule de départ et ses produits finaux après l’avoir mise en lumière », a déclaré Gee. « Il y a encore beaucoup de nuances dans la rupture réelle des liaisons et la libération du nitroxyde de cette molécule qui doivent être explorées. Quelle étape du processus décide de la libération du nitroxyde au lieu de l’oxyde nitrique ? Comment pouvons-nous adapter structurellement le système à produire l’une ou l’autre molécule ? »
Ce travail permet de mieux comprendre les propriétés à surveiller lors des futures expériences au LCLS, où les scientifiques pourront prendre des instantanés en temps réel du processus de photogénération du nitroxyde.
« Les informations que nous avons obtenues mettent en évidence la puissance de cette approche et servent de modèle pour de futures études sur ces molécules et des molécules similaires qui s’étendront aux études menées au LCLS », a déclaré Gee.
La recherche est prometteuse pour la communauté médicale et les individuals qui pourraient bénéficier de ses applications futures.
« Bien que nous soyons encore loin d’utiliser la lumière sur ces molécules pour traiter des maladies cardiovasculaires graves, les connaissances fondamentales sur ces molécules jettent des bases substantielles pour la recherche appliquée à l’avenir », a déclaré Gee. « Cela pourrait conduire à de toutes nouvelles façons d’utiliser la lumière pour traiter les maladies cardiovasculaires, les infections microbiennes, le most cancers et d’autres problèmes de santé. »
