SLAC研究人员正开发新的光激活方法生产突破性生物医学分子

SLAC的研究人员正在开发一种新的光激活方法来生产亚硝基氧化物分子，这为未来的生物医学应用打开了大门。美国能源部SLAC国家加速器实验室的科学家们在生产一氧化氮方面获得了宝贵的见解，一氧化氮是一种在生物医学领域具有潜在应用价值的分子。

研究人员在SLAC的斯坦福同步辐射光源(SSRL)上采用了先进的X射线光谱技术，从而能够更深入地探究硝氧化物的化学特性。资料来源：GregStewart/SLAC国家加速器实验室

虽然一氧化氮（NO）因其显著的生理效应而长期受到研究人员的关注，但其鲜为人知的表亲-次硝酸（HNO）却在很大程度上仍未得到开发。

这项最近发表在《美国化学学会杂志》（JournaloftheAmericanChemicalSociety）上的研究，是SLAC的线性相干光源（LCLS）X射线激光器和斯坦福同步辐射光源（SSRL）团队共同努力的成果。

次硝酸具有许多与一氧化氮相同的生理效应，如抵抗病菌、防止血栓、放松和扩张血管等，同时还具有额外的治疗特性，如治疗心力衰竭的功效，以及更强的抗氧化活性和伤口愈合能力。然而，它并不是一种化学寿命足够长的物质，因此能够定向输送它的方法是未来生物医学应用的关键。

为了应对这一挑战，研究小组重点研究了一种独特的分子--铁-亚硝基复合物（Fe-NO）。他们的研究旨在了解Fe-NO键在光照射之前和之后的复杂性质，以了解亚硝基生成的复杂性。他们发现，将这种分子暴露在光学光线下，可以破坏其键，从而可能产生亚硝基氧化物。

"虽然这项研究是基础性的，但我们希望其他研究人员能够利用我们从这种分子中学到的知识，通过优化类似的医药分子来构建治疗技术，"SLAC科学家和合作者利兰-吉（LelandGee）说。"我们的想法是获得一种能在体内需要的地方释放出HNO的分子，并对其进行照射，使其释放出治疗特性"。

研究小组面临的挑战之一是铁-NO复合物中铁原子和亚硝基配体（一种与中心金属原子或离子结合的分子或离子）之间的电子分布不明确，这限制了使用传统方法可以获得的信息量。科学家们在SSRL采用了先进的X射线光谱技术，使他们能够更深入地探究分子及其键的化学性质，从而更全面地了解Fe-NO系统及其对光的反应。

后续工作中，科学家们计划进一步探索断键过程的复杂性，以及如何优化硝氧化物或一氧化氮的生产。他们还在考虑用其他金属代替铁，以更好地了解光生成过程。

"在这项研究中，我们了解了光照后的起始分子及其最终产物，"Gee说。"在实际断键和从分子中释放出硝基氧化物的过程中，仍有许多细微差别需要探索。在这个过程中，是哪一步决定了一氧化氮的释放？我们怎样才能从结构上调整系统，使其产生任一分子？"

这项工作有助于了解在LCLS的未来实验中需要监测哪些特性，科学家们将能够实时拍摄一氧化氮光生成过程的快照。

Gee说："我们获得的信息凸显了这种方法的威力，并为今后在LCLS上对这些分子和类似分子的研究提供了蓝图。"

这项研究为医学界和患者带来了希望，他们可能会从未来的应用中受益。

"虽然我们离利用这些分子的光来治疗严重的心血管疾病还很遥远，但对这些分子的基本认识为未来的应用研究奠定了坚实的基础，"Gee说。"这可能会带来全新的方法，利用光来治疗心血管疾病、微生物感染、癌症和其他健康问题"。