Forskere genbruger mislykket kræftlægemiddel til printbar halvleder

Mange potentielle lægemidler ender med at fejle under kliniske forsøg, men takket være ny forskning fra University of Illinois, biologiske molekyler, der engang blev overvejet til kræftbehandling, bliver nu genbrugt som organiske halvledere til brug i kemiske sensorer og transistorer.

Forskerne rapporterer deres resultater i tidsskriftet Naturkommunikation .

Organiske halvledere er ansvarlige for ting som fleksibel elektronik og transparente solceller, men forskere arbejder på at udvide deres anvendelse inden for biomedicin og apparater, der kræver interaktion mellem elektrisk aktive molekyler og biologiske molekyler.

Kemisk og biomolekylær ingeniørprofessor Ying Diao sagde, at hun blev overrasket, da de to veje i hendes forskning - farmaceutisk udvikling og printbar elektronik - smeltede sammen i hendes laboratorium med opdagelsen af ​​halvlederlignende funktioner i et velundersøgt bioaktivt molekyle. Molekylet, som indsætter sig selv i DNA for at forhindre replikation, blev engang udforsket som et potentielt middel mod kræft.

"Denne konvergens af mine to forskningsområder var fuldstændig uventet, " sagde Diao. "Mens han undersøgte disse farmaceutiske molekyler, vi bemærkede, at deres molekylære strukturer lignede de organiske halvledere, vi arbejdede med i resten af ​​min gruppe."

Disse molekyler, kaldet DNA-topoisomerasehæmmere, er flade og indeholder pænt stablede søjler af elektrisk ledende molekylære ringe - funktioner, der gør en god halvleder. Til forskel fra en typisk halvleder, disse molekylære søjler er forbundet med hydrogenbindinger, der kan flytte ladninger fra søjle til søjle, danner broer, der transformerer hele den molekylære samling til en halvleder - noget, der sjældent er set før denne undersøgelse, sagde forskerne.

"Disse molekyler kan interagere med biologisk materiale med høj specificitet, gør dem til gode kandidater til brug i biosensorer, " sagde Diao. "De er også let printbare, men vil kræve nye opløsningsmidler, fordi de er kemisk anderledes end andre organiske halvledere. Fabrikationsinfrastrukturen er allerede på plads."

Holdet printede og testede halvlederne og anerkender, at deres effektivitet og ydeevne skal forbedres. Diao sagde, at den virkelige begejstring vedrørende dette fremskridt vil komme fra muligheden for at opdage lignende molekyler.

"Vi forestiller os et samarbejde med forskere inden for maskinlæring, som kan træne computere til at opdage de unikke egenskaber ved disse molekyler, " sagde Diao. "De kan udvinde de store farmaceutiske databaser, der er tilgængelige i dag i jagten på molekyler med lignende, eller måske endda bedre halvledende egenskaber."