絕對控制生物體中分子的活性。決定藥物何時，何地以及如何被激活。這些是預期用所謂的光可切換分子達到的一些目標，這些分子是在某些光波存在下改變其性質(zhì)的化合物。今天，由于加泰羅尼亞生物工程研究所(IBEC)與巴塞羅那自治大學(UAB)領導的一項研究結(jié)果，科學界離實現(xiàn)這一目標又近了一步。

利用脈沖紅外光激光器，科學家首次設法激活位于神經(jīng)組織內(nèi)的分子，效率幾乎達到100%。“這是一項為大量應用打開大門的開發(fā)項目。從僅在我們身體的某個點發(fā)揮作用并因此在其他區(qū)域沒有不必要的副作用的藥物，到任何蛋白質(zhì)的空間和時間控制，我們想要在有機體的背景下研究它們， ICREA研究教授，IBEC納米探針和納米開關組負責人Pau Gorostiza說。該研究最近發(fā)表在Nature Communications雜志上。

高精度光敏開關

研究人員使用的光可切割分子是偶氮苯的一種新變體，偶氮苯是一種化合物，在黑暗中具有扁平形狀，但在暴露于光線時會彎曲。光學藥理學試圖利用這種獨特的性質(zhì)來控制藥物的活性：將一種與偶氮苯結(jié)合的非活性藥物引入體內(nèi)。藥物的設計僅允許在偶氮苯彎曲時進行操作。通過這種方式，盡管藥物分布在整個身體中，它只會在刺激偶氮苯的光被照射的點處起作用，從而避免在存在偶氮苯的區(qū)域中與藥物作用相關的副作用，因為它沒有必要。

直到最近，基于光可切換分子的技術使用紫光或藍光(單光子刺激)的連續(xù)波激光來激活這些化合物，這種方法不允許聚焦刺激。'我們希望分子在特定點激活，而不是沿著我們照射的整個光束激活。我們看到使用脈沖紅外光的雙光子躍遷允許實現(xiàn)這一點，但效率非常低，應用受到限制。我們現(xiàn)在開發(fā)的分子以100%的效率實現(xiàn)了這種效果。UAB化學系的研究人員Jordi Hernando和RamonAlibés評論說，這是一種非常強大而精確的操縱神經(jīng)元活動的技術，他與JosepMaLluch和FélixBusqué一起監(jiān)督了這項工作的一部分。

研究人員已經(jīng)證明了該技術對小鼠神經(jīng)元和動物模型的有效性，用于研究神經(jīng)元電路，秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis elegans worm)。盡管神經(jīng)元組織中的細胞非常接近，但我們設法選擇了那些我們想要激活光可切換分子的細胞。“

MariaG?ppert-Mayer預測，通過雙光子吸收進行刺激，并使用2018年諾貝爾物理學獎獲得者Donna Strickland和GérardMourou開發(fā)的脈沖激光進行了演示，代表了神經(jīng)元活動可視化和操縱的革命。

這一發(fā)展的成果具有巨大的潛力，因為它們打開了分子領域新研究領域的大門。利用所描述的技術，科學家將對他們希望研究的任何光可切換分子擁有前所未有的時空控制。