Molti potenziali prodotti farmaceutici finiscono per fallire durante gli studi clinici, ma grazie a una nuova ricerca dell'Università dell'Illinois, molecole biologiche un tempo considerate per il trattamento del cancro vengono ora riproposte come semiconduttori organici per l'uso in sensori chimici e transistor.

I ricercatori riportano i loro risultati sulla rivista Comunicazioni sulla natura .

I semiconduttori organici sono responsabili di cose come l'elettronica flessibile e le celle solari trasparenti, ma i ricercatori stanno lavorando per espandere il loro uso nella biomedicina e nei dispositivi che richiedono l'interazione tra molecole elettricamente attive e molecole biologiche.

La professoressa di ingegneria chimica e biomolecolare Ying Diao ha affermato di essere rimasta sorpresa quando le due vie della sua ricerca - sviluppo farmaceutico ed elettronica stampabile - si sono fuse nel suo laboratorio con la scoperta di caratteristiche simili a semiconduttori in una molecola bioattiva ben studiata. La molecola, che si inserisce nel DNA per impedire la replicazione, una volta era esplorato come un potenziale agente antitumorale.

"Questa convergenza delle mie due aree di ricerca è stata del tutto inaspettata, "Diao ha detto. "Durante l'esame di queste molecole farmaceutiche, abbiamo notato che le loro strutture molecolari assomigliavano molto ai semiconduttori organici con cui stavamo lavorando nel resto del mio gruppo".

Queste molecole, chiamati inibitori della DNA topoisomerasi, sono piatte e contengono colonne ordinatamente impilate di anelli molecolari elettricamente conduttivi, caratteristiche che rendono un buon semiconduttore. Distinto da un tipico semiconduttore, queste colonne molecolari sono collegate tra loro da legami idrogeno che possono spostare le cariche da una colonna all'altra, la formazione di ponti che trasformano l'intero assemblaggio molecolare in un semiconduttore, cosa vista raramente prima di questo studio, hanno detto i ricercatori.

"Queste molecole possono interagire con materiale biologico con elevata specificità, rendendoli buoni candidati per l'uso nei biosensori, " Ha detto Diao. "Sono anche facilmente stampabili ma richiederanno nuovi solventi perché sono chimicamente diversi dagli altri semiconduttori organici. L'infrastruttura di fabbricazione è già in atto".

Il team ha stampato e testato i semiconduttori e ha riconosciuto che la loro efficienza e prestazioni necessitano di miglioramenti. Diao ha affermato che la vera eccitazione riguardo a questo progresso verrà dalla possibilità di scoprire molecole simili.

"Prevediamo di collaborare con ricercatori nel campo dell'apprendimento automatico in grado di addestrare i computer a individuare le caratteristiche uniche di queste molecole, "Diao ha detto. "Possono estrarre le vaste banche dati farmaceutiche disponibili oggi alla ricerca di molecole con simili, o forse anche migliori proprietà dei semiconduttori."