Хімік-автомат: машина для складання нових молекул

Відео: ПОТРЯСЯЮЩІЕ ВИНАХОДИ 2017 для Будинки - Пивоварня iGulu

Американські вчені презентували унікальну машину, яка здатна зробити для хімії то, що 3D-принтери зробили для інжинірингу.

Пристрій, який охрестили хіміком-автоматом, здатне отримувати хімічні молекули абсолютно різної структури без необхідності підключення до цього процесу людей, які досконало володіють хімічною технологією.

Група вчених з Університету Іллінойсу під керівництвом професора хімії і доктора медицини Мартіна Берка (Martin D Burke) створила машину, яка за допомогою натискання на кнопку миші робить з одних молекул інші, подібно до того, як 3D-принтер будує з різних компонентів складні конструкції.

Повністю автоматизований процес дозволяє в тисячі разів прискорити створення нових лікарських речовин і інших з`єднань, які сьогодні вимагають організації дорогого хімічного виробництва.

«Ми хотіли зробити дуже складний хімічний синтез простим процесом, який укладено в одній машині з простим і зрозумілим управлінням. Високий рівень автоматизації дозволяє істотно розширити можливості відкриття нових речовин, а також наділити неспеціалістів силою створювати необхідні в різних областях субстанції », - пояснює ідею доктор Берк.

Про революційної технології розповідається в новому випуску видання Science від 13 березня.

Маленькі молекули, які використовувалися вченими - це величезний клас невеликих за розміром і масою хімічних структур, які повсюдно зустрічаються в природі. Вони відіграють велику роль в медицині та біології, багато хто з них здатні проникати через клітинні оболонки. Маленькі молекули є ключовими елементами таких технологій, як сонячні батареї і світлодіоди. Але ці структури буває надзвичайно складно проводити в лабораторії. Найчастіше добре підготовлені хіміки проводять довгі роки, намагаючись вирішити подібні завдання, що серйозно гальмує розвиток фармакології і медицини.

«До останнього часу їх синтез залишався вузьким місцем науки. Через це вузького місця сповільнюється прогрес у багатьох областях, а над цілим рядом лікарських речовин фармацевтичні компанії навіть не беруться працювати тільки через неймовірно складного їх синтезу », - говорить Берк.

Головне питання групи Берка звучав так: «Як зробити з дуже складного процесу максимально простий?»

Їх підхід полягає в керованому розщепленні складних молекул на дрібні «будівельні блоки», які можна потім комбінувати. Отримані хімічні цеглинки повинні мати ті ж самі місця з`єднання, щоб перебудувати молекулу в ході однієї простої реакції. Вчені говорять, що це нагадує конструктор LEGO, в якому з одних і тих же цеглинок дитина будує різні форми. Багато з використовуваних «будівельних блоків» сьогодні є на ринку.

Щоб автоматизувати весь цей диво-процес, деталі якого вчені не розкривають, група Берка розробила складну машину, що дозволяє створювати маленькі молекули в кілька етапів. Вони продемонстрували, що з її допомогою можна збирати 14 груп маленьких молекул, включаючи важкі у виробництві циклічні структури.

«Дослідження доктора Берка стало значним досягненням, яке робить складний хімічний синтез більш ефективним, гнучким, простим і доступним. Коли я думаю про вплив цієї технології на подальший розвиток хімії, медицини та інших областей, це просто вражає уяву », - коментує результати роботи вчених Майлз Фабіан (Miles Fabian) з Національного інституту загальних медичних наук США.

Технологія автоматизованого синтезу була запатентована компанією REVOLUTION Medicines Inc., співзасновником якої є сам доктор Берк. Діяльність цієї компанії відтепер буде зосереджена на пошуку лікарських речовин, в основі яких лежать маленькі молекули, а спочатку вона спеціалізувалася на розробці протигрибкових препаратів.