Molekularna drukarka 3D

Tak zwane małe molekuły są klasą złożonych i zwartych cząsteczek występującą wszędzie w przyrodzie. Są one bardzo ważne w medycynie, gdyż większość leków to małe molekuły. Są też kluczowe w badaniach komórek i tkanek a nawet w technologiach solarnych czy LED.

„Małe cząsteczki miały już duży wpływ na świat. Ale my ledwo dotknęliśmy powierzchni, tego co można z ich pomocą osiągnąć. W dużej mierze, to dlatego, że istnieją poważne ograniczenia ich syntezy, które uniemożliwiają wykorzystanie ich potencjału”, powiedział lider zespołu badaczy dr Martin Burke (Uniwersytet Illinois) – zespołu, który zaprojektował urządzenie na kształt drukarki 3D, umożliwiające taśmową syntezę dowolnych cząsteczek – wymyślonych w laboratorium.

Takie cząsteczki „na zamówienie” są produkowane przez chemików w trakcie żmudnego procesu projektowania całego ciągu reakcji chemicznych, w wyniku których z początkowych substratów powstaje pożądana substancja. Proces ten ze swej natury jest długotrwały i kosztowny. „Za każdym razem, kiedy chcemy wyprodukować takie cząsteczki trzeba wymyślić unikalną strategię. Wymagane są również duże kwalifikacje i wysoki poziom doświadczenia w zakresie syntezy” – wyjaśnia dr Burke.

Rośliny potrafią produkować małe molekuły, które przejmują wiele funkcji białek. Dr Burke przypuszcza, że modyfikując te naturalne związki chemicznie da się zoptymalizować ich zdolności do naśladowania białek, lecząc w ten sposób wiele chorób. Aby to zrobić, zespół dr Burke’a chce móc syntetyzować i testować nie tylko małe cząsteczki występuje w przyrodzie, ale również nowe wersje z wybranymi modyfikacjami.

Wytwarzanie tych molekuł stanowi główną barierę podczas opracowywania nowych leków. Dokonywanie modyfikacji cząsteczek na poziomie atomowym, aby zmienić ich właściwości, jest aktualnie dużym wyzwaniem. To najbardziej powolny etap pracy na lekiem. W rezultacie wiele z naturalnych substancji nie jest jeszcze wykorzystywanych w praktyce.

Naukowcy podpatrzyli przyrodę i uogólnili jej metody do stworzenia urządzenia syntetyzującego małe molekuły ze standardowych bloków. „Natura tworzy, że większość małych cząsteczek w ten sam sposób. Istnieje niewielka liczba bloków, które są połączone ze sobą w kółko, przy użyciu tego samego rodzaju chemii w iteracyjny sposób.

Aby zautomatyzować montaż  z bloków, dr Burke i jego współpracownicy opracowali prostą metodę catch-and-release, w której do tworzonej cząsteczki dodawany jest każdorazowo pojedynczy blok.

Zademonstrowali oni, że ich  syntezator może zbudować 14 różnych klas małych cząsteczek, w tym te z trudnych do produkcji struktur pierścieniowych, wszystkie przy użyciu tego samego zautomatyzowanego montażu bloków.

Naukowcy opracowali setki tych chemicznych cegiełek i są  one dostępne na rynku.

„Ale to naprawdę nie jest o liczby. Pokazujemy, że w bardzo rozsądnej liczby bloków możemy zrobić wiele różnych rodzajów produktów naturalnych, ” – powiedział dr Burke.

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Dodaj komentarz