Forscher haben gezielte elektrisch-molekulare Kommunikation innerhalb von Zellen erreicht, indem sie drahtlos-induzierte Redox-Interaktionen an Bio-Nanoantennen verwendet haben. Die Studie, veröffentlicht in Nature Nanotechnology, konzentrierte sich auf die Entwicklung von Bio-Nanoantennen – bipolarer Nanoelektroden, die funktionalisiert sind mit redox-aktiven Cytochrom c (Cyt c) und Zink-Porphyrin, um den Elektronentransport in Krebszellen zu regulieren und den Zelltod herbeizuführen.
Die Bio-Nanoantennen können Eingangssignale von elektrischen Feldern aus der Ferne empfangen und in Bio-Signalereignisse umwandeln. Durch die Kombination von Bio-Nanoantennen mit Wechselstrom-Elektrikfeldern können die Elektroden den Elektronentransport manipulieren und gezielt in molekulare Bewegungen umwandeln, indem sie spezifische Stoffwechselwege ins Visier nehmen.
Für die Experimente wurden kugelförmige Goldnanopartikel als bipolar Nanoelektroden verwendet, um sich auf molekularer Ebene mit den Zellen zu verbinden. Das Redox-Verhalten der Redox-Moleküle im bifunktionalisierten System wurde mittels zyklischer Voltammetrie untersucht.
Die Forscher untersuchten das Potenzial von biologischen Nanoantennen bei der Regulation des Cyt c-Redox-Schaltens in Glioblastom (GBM)-Zellen mittels Wechselstrom-Elektrikfeldern. Sie stellten fest, dass eine entfernte elektrische Eingabe den Elektronentransport über Redox-Moleküle modulieren konnte, was zur selektiven Induktion des Zelltods in Krebszellen führte. Transkriptomische Daten zeigten, dass die bio-nanoantennengenerierte elektrische Felder spezifisch Krebszellen anvisierten und eine elektrisch verursachte Modulierung der molekularen Signalgebung demonstrierten.
Diese Studie eröffnet Möglichkeiten für die Entwicklung von quantenbasierten Nanopharmazeutika und Krebstherapien durch die Verwendung von drahtloser Elektrochemie. Die präzise gezielte Behandlung von Krebszellen mithilfe dieses drahtlosen elektrisch-molekularen Signalgebungsinstruments schafft eine Grundlage für zukünftige Fortschritte in der medizinischen Diagnostik und Therapie.
Quelle: Nature Nanotechnology
