SLAC的研究人員正在開發一種新的光激活方法來生產亞硝基氧化物分子，這為未來的生物醫學應用打開了大門。美國能源部SLAC 國家加速器實驗室的科學家們在生產一氧化氮方面獲得了寶貴的見解，一氧化氮是一種在生物醫學領域具有潛在應用價值的分子。

研究人員在SLAC 的史丹佛同步輻射光源(SSRL) 上採用了先進的X 射線光譜技術，從而能夠更深入地探討硝氧化物的化學特性。資料來源：Greg Stewart/SLAC 國家加速器實驗室

雖然一氧化氮（NO）因其顯著的生理效應而長期受到研究人員的關注，但其鮮為人知的表親- 次硝酸（HNO）卻在很大程度上仍未開發。這項最近發表在《美國化學學會雜誌》（Journal of the American Chemical Society）上的研究，是SLAC 的線性相干光源（LCLS）X 射線雷射和史丹佛同步輻射光源（SSRL）團隊共同努力的成果。次硝酸具有許多與一氧化氮相同的生理效應，如抵抗病菌、防止血栓、放鬆和擴張血管等，同時還具有額外的治療特性，如治療心臟衰竭的功效，以及更強的抗氧化活性和傷口癒合能力。然而，它並不是一種化學壽命足夠長的物質，因此能夠定向輸送它的方法是未來生物醫學應用的關鍵。為了應對這項挑戰，研究小組重點研究了一種獨特的分子–鐵-亞硝基複合物（Fe-NO）。他們的研究旨在了解Fe-NO 鍵在光照射之前和之後的複雜性質，以了解亞硝基生成的複雜性。他們發現，將這種分子暴露在光學光線下，可以破壞其鍵，從而可能產生亞硝基氧化物。”雖然這項研究是基礎性的，但我們希望其他研究人員能夠利用我們從這種分子中學到的知識，透過優化類似的醫藥分子來構建治療技術，”SLAC 科學家和合作者利蘭-吉（ Leland Gee）說。”我們的想法是獲得一種能在體內需要的地方釋放出HNO 的分子，並對其進行照射，使其釋放出治療特性”。研究小組面臨的挑戰之一是鐵-NO 複合物中鐵原子和亞硝基配體（一種與中心金屬原子或離子結合的分子或離子）之間的電子分佈不明確，這限制了使用傳統方法可獲得的資訊量。科學家在SSRL 採用了先進的X 射線光譜技術，使他們能夠更深入地探究分子及其鍵的化學性質，從而更全面地了解Fe-NO 系統及其對光的反應。在後續工作中，科學家計劃進一步探索斷鍵過程的複雜性，以及如何優化硝氧化物或一氧化氮的生產。他們也正在考慮用其他金屬代替鐵，以便更好地了解光生成過程。”在這項研究中，我們了解了光照後的起始分子及其最終產物，”Gee 說。”在實際斷鍵和從分子中釋放出硝基氧化物的過程中，仍有許多細微差別需要探索。在這個過程中，是哪一步決定了一氧化氮的釋放？我們怎樣才能從結構上調整系統，使其產生任一分子？”這項工作有助於了解在LCLS 的未來實驗中需要監測哪些特性，科學家將能夠即時拍攝一氧化氮光生成過程的快照。Gee說：”我們獲得的資訊凸顯了這種方法的威力，並為今後在LCLS上對這些分子和類似分子的研究提供了藍圖。”這項研究為醫學界和患者帶來了希望，他們可能會從未來的應用中受益。“雖然我們離利用這些分子的光來治療嚴重的心血管疾病還很遙遠，但對這些分子的基本認識為未來的應用研究奠定了堅實的基礎，”Gee 說。”這可能會帶來全新的方法，利用光來治療心血管疾病、微生物感染、癌症和其他健康問題”。