Molekularny automat

Zdjęcie: L. Brian Stauffer

Zautomatyzowaną maszynę do syntezy niewielkich związków organicznych opracowali naukowcy z Uniwersytetu Illinois. Maszyna syntezuje związki chemiczne z prostych modułów cząsteczkowych. Na dzień dzisiejszy udało się otrzymać cząsteczki należące do 14 różnych grup, w tym bardziej skomplikowane, zawierające kilka pierścieni węglowych.

Twórcą maszyny jest Martin D. Burke i jego współpracownicy z Uniwersytetu Illinois. Burke jest też jednym z założycieli firmy Revolution Medicines, która wraz z funduszem „venture capital" o nazwie Third Rock Ventures zamierza użyć opracowanej technologii do prac nad nowymi lekami. W tym momencie pracują już nad 2 generacją wspomnianej maszyny. W ubiegłym roku zaś Burke opracował modułowy sposób produkcji fragmentów polienowych, które spotykane są w wielu naturalnych produktach.

Chemikom udało się rozłożyć wspomniane polieny na podstawowe elementy, każdy z nich przekształcili do pochodnych metyliminooctoanu (MIDA) boranu i prowadzili katalizowane palladem reakcje sprzęgania Suzuki-Miyaury, dzięki czemu tworzone były wiązania C-C i łączone kolejne fragmenty pożądanego produktu. W każdym z cykli sprzęgania MIDA były usuwane ze struktury związków odsłaniając tym samym odpowiednie fragmenty cząsteczek, aby mogła tam zajść reakcja.

W nowszych pracach odkryto, że borany MIDA mogą być używane również jako czynniki oczyszczające strukturę, co pozwoliło na opracowanie koncepcji systemu „złap i wypuść", w którym intermediaty (produkty pośrednie) po reakcji sprzęgania są immobilizowane na żelu krzemionkowym, pozostałe reagenty i produkty uboczne są wymywane, a następnie intermediaty uwalniane do kolejnego etapu. Na bazie tego pomysłu opracowano automat, który odpowiada za inicjowanie 3 podstawowych etapów – usunięcie blokady molekularnej, sprzęganie, oczyszczanie. Aby uruchomić syntezę, chemik musi umieścić w maszynie przygotowany wcześniej kartridż zawierający niezbędne bloki budulcowe i nacisnąć przycisk „start".

(pj)