Zeitschrift für Nanomedizin und biotherapeutische Entdeckung
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Abstrakt

Übertragung von Nervensignalen im Gehirn kann zur Krebstherapie angeregt werden

Arvydas Tamulis

Neutrale radikale Acetylcholinmoleküle (ACh) spielen eine wichtige Rolle bei der Übertragung peripherer Nervensignale und bei Prozessen des zentralen Nervensystems, die mit dem Bewusstsein in Zusammenhang stehen, aber auch zur Therapie von Hirntumoren und Tumoren anderer Bereiche des Nervensystems eingesetzt werden könnten. Ein Molekülkomplex aus zwei ACh-Molekülen und einem photoaktiven Hypericinmolekül (in der Mitte der Abbildung) in Acetonitril- oder Wassermolekülumgebungen wurde mithilfe verschiedener Dichtefunktionalmethoden der Quantenmechanik untersucht. Während der Forschungsbemühungen am Los Alamos National Laboratory (LANL) lag der Schwerpunkt auf der Konstruktion eines Quantencomputers auf der Basis regelmäßiger Anordnungen aus neutralen Radikalmolekülen mit einem einzigen ungepaarten Elektronenspin. Die Idee basierte auf der Fähigkeit, einzelne Elektronenspins in einer festen Matrix oder einem Gitter zu manipulieren. Es wurde vorgeschlagen, dass selbstorganisierte Monoschichtsysteme verwendet werden könnten, um ein makroskopisches Ensemble quantenverschränkter 3-Spin-Gruppen als ersten Schritt in der Quanteninformationsverarbeitung zu erzeugen. Die Spins einer solchen Gruppe könnten durch Dipol-Dipol-Quantenkopplungen verbunden werden. Die Anwendung eines nicht-gleichförmigen äußeren Magnetfelds könnte die selektive Anregung jedes Spins innerhalb der Gruppe ermöglichen. Die richtige Abfolge resonanter elektromagnetischer Impulse würde dann alle Spingruppen in einen verschränkten 3-Spin-Zustand versetzen. Wir haben die Selbstassemblierung von vier Neurotransmitter-ACh-Molekülkomplexen in einer Wassermolekülumgebung mithilfe der Geometrieoptimierung mit der DFT-B97d-Methode festgestellt. Diese Komplexe organisieren sich zu regelmäßigen Arrays von ACh-Molekülen mit elektronischen Spins, d. h. Quanteninformationsbits. Diese Spin-Arrays könnten möglicherweise durch die Anwendung eines nicht-gleichförmigen äußeren Magnetfelds und durch Anbringen der Moleküle an den ACh-Arrays unter Verwendung geeignet gewählter g-Tensorparameter gesteuert werden. Die richtige Abfolge resonanter elektromagnetischer Impulse würde dann alle Spingruppen in den verschränkten 3-Spin-Zustand versetzen und Quanteninformationsbits in großem Maßstab erzeugen. Berechnungen mithilfe der zeitabhängigen Dichtefunktionalmethoden PBE0 und PBEh1PBE mit Basissatz TZVP zeigen, dass das Maximum der Anregung durch Licht je nach Umgebung der verschiedenen Moleküle im Bereich von 660–650 nm liegen sollte. Dadurch kann die Übertragung von Nervensignalen im Gehirn oder anderen Nervensystemen zur Krebstherapie angeregt werden.