Journal de la nanomédecine et de la découverte biothérapeutique
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Abstrait

Possibilité d'exciter la transmission des signaux nerveux dans le cerveau pour le traitement du cancer

Arvydas Tamulis

Les molécules d'acétylcholine (ACh) jouent un rôle important dans la transmission des signaux nerveux périphériques et dans les processus du système nerveux central qui sont liés à la conscience, mais pourraient également être utilisées pour le traitement des tumeurs du cerveau et d'autres tumeurs du système nerveux. Un complexe moléculaire contenant deux molécules d'ACh et une molécule d'hypéricine photoactive (au centre de la figure) dans des environnements d'acétonitrile ou de molécules d'eau a été étudié à l'aide de diverses méthodes de densité fonctionnelle de la mécanique quantique. Au cours des recherches menées au Laboratoire national de Los Alamos (LANL), les chercheurs se sont concentrés sur la construction d'un ordinateur quantique basé sur des réseaux réguliers construits à partir de molécules radicales neutres possédant un seul spin électronique non apparié. L'idée reposait sur la capacité de manipuler les spins électroniques individuels dans une matrice ou un réseau solide. Il a été suggéré que des systèmes monocouches auto-assemblés pourraient être utilisés pour créer un ensemble macroscopique de groupes quantiques à 3 spins intriqués comme première étape du traitement de l'information quantique. Les spins d'un tel groupe pourraient être connectés par des couplages quantiques dipôle-dipôle. L'application d'un champ magnétique externe non uniforme pourrait permettre une excitation sélective de chaque spin à l'intérieur du groupe. La séquence appropriée d'impulsions électromagnétiques résonantes conduirait alors tous les groupes de spin dans un état intriqué à 3 spins. Nous avons trouvé l'auto-assemblage de quatre complexes moléculaires neurotransmetteurs ACh dans un environnement de molécules d'eau en utilisant l'optimisation géométrique avec la méthode DFT B97d. Ces complexes s'organisent en réseaux réguliers de molécules ACh possédant des spins électroniques, c'est-à-dire des bits d'information quantique. Ces réseaux de spins pourraient potentiellement être contrôlés par l'application d'un champ magnétique externe non uniforme et en attachant les molécules aux réseaux ACh avec des paramètres de choix appropriés du tenseur g. La séquence appropriée d'impulsions électromagnétiques résonantes conduirait alors tous les groupes de spin dans l'état intriqué à 3 spins et procéderait à des bits d'information quantique à grande échelle. Les calculs utilisant les méthodes fonctionnelles de densité dépendantes du temps PBE0 et PBEh1PBE avec base setTZVP montrent que le maximum d'excitation par la lumière devrait être dans la région de 660-650 nm en fonction de divers environnements moléculaires. Cela permet d'exciter la transmission de signaux nerveux dans le cerveau ou d'autres systèmes nerveux pour le traitement du cancer.