Dựa trên những nguyên tắc này, một nhóm nghiên cứu do Viện Kỹ thuật sinh học Catalonia (IBEC) dẫn đầu, đã phát triển các dẫn xuất có thể chuyển đổi quang học của carbamazepine, thuốc chống động kinh được sử dụng rộng rãi trong y học để điều trị một số loại đau thần kinh như đau dây thần kinh sinh ba (trigeminal neuralgia).

Các hợp chất này có tác dụng giảm đau khi được kích hoạt bằng ánh sáng, với khả năng ức chế tín hiệu thần kinh cục bộ và theo yêu cầu. Các chất dẫn xuất do các nhà nghiên cứu tổng hợp, được kích hoạt ở bước sóng tương ứng với màu hổ phách, cho phép chúng đi qua mô và xương bằng đèn halogen thông thường.

Hai hợp chất tổng hợp bao gồm carbazopine-1 và carbadiazocine, có hoạt động quang dược học, cho phép hoạt động của các tế bào thần kinh vùng hải mã và sự vận động của ấu trùng cá ngựa vằn được kiểm soát thuận nghịch bằng ánh sáng. Các thí nghiệm in vivo này giúp quan sát những hành vi liên quan đến lo lắng được phản ánh qua các chuyển động bơi đột ngột.

Nhà nghiên cứu IBEC, Luisa Camerin, tác giả đầu tiên của nghiên cứu, giải thích: "Khi chúng tôi chiếu sáng ấu trùng đã hấp thụ các hợp chất này bằng một bước sóng nhất định, thuốc sẽ được kích hoạt và ấu trùng di chuyển nhanh hơn. Nếu chúng tôi thay đổi bước sóng, chuyển động của chúng sẽ chậm lại, chứng minh tác dụng có thể đảo ngược của hợp chất đối với hệ thần kinh".

Carbadiazocine cũng đã được chứng minh là có đặc tính giảm đau. GS. Pau Gorostiza, đồng tác giả nghiên cứu giải thích: "Thông qua các mô hình chuột trong phòng thí nghiệm của Esther Berrocoso tại Đại học Cadiz, chúng tôi đã quan sát thấy carbadiazocine có tác dụng giảm thần kinh mà không có bất kỳ dấu hiệu gây mê, an thần hoặc nhiễm độc nào. Kết quả này chứng minh một phương pháp điều trị đơn giản và mang tính thuyết phục bằng cách chiếu sáng không xâm lấn".

Nguyên nhân đau thần kinh là do tổn thương hoặc bệnh lý của hệ thống cảm giác thân thể, chẳng hạn như bệnh lý rễ thần kinh vùng thắt lưng (“đau thần kinh tọa”), bệnh thần kinh tiểu đường và đau mãn tính sau phẫu thuật. Việc điều trị đau thầng kinh thường cần dùng opioid, loại thuốc giảm đau mạnh hơn các NSAID thông thường, chẳng hạn như acetaminophen và ibuprofen. Tuy nhiên, việc sử dụng chúng còn gây tranh cãi do hiệu quả không nhất quán, cần dùng liều cao có thể dẫn đến vấn đề về khả năng dung nạp và gây nghiện, cũng như các tác dụng phụ toàn thân như táo bón, buồn nôn, chóng mặt và buồn ngủ. Trong bối cảnh này, các liệu pháp dựa trên ánh sáng ngày càng quan trọng đối với y học do khả năng nhắm vào các vùng cụ thể của cơ thể, tăng hiệu quả điều trị và giảm tác dụng phụ của thuốc toàn thân.

Nhóm nghiên cứu đang triển khai bước nghiên cứu tiếp theo, bao gồm kích hoạt thuốc bằng ánh sáng hồng ngoại, xuyên qua mô sâu hơn và sử dụng các nguồn sáng di động như tia laser hoặc điốt phát sáng (đèn LED).