Ученые достигли значительного прогресса в модификации сложных молекул с беспрецедентной точностью. Новый метод применяет пролин в качестве катализатора и включает уникальную систему контроля качества для синтеза фармацевтических субстанций.
Химики из Еврейского университета сделали открытие, способное изменить подход к созданию новых медикаментов. Они разработали совершенно новый метод модификации сложных молекул, который позволяет с высокой точностью и чистотой интегрировать в них дихлорметильную группу — ключевой элемент для фармацевтики, сообщает Phys.org.
Традиционные методы синтеза, использующие агрессивные реагенты, тяжелые металлы или радиационное воздействие, часто приводят к разрушению целевой молекулы или образованию множества побочных продуктов. Команда ученых под руководством профессора Дмитрия Цвелиховского выбрала иной путь. Вместо того чтобы «ломать» молекулу, заставляя ее вступать в реакцию, специалисты применили ее собственные электронные свойства.
В качестве основного инструмента была выбрана аминокислота пролин. В отличие от стандартных катализаторов, пролин функционирует как миниатюрная «молекулярная машина». Он временно связывается с целевой молекулой и принудительно придает ей строго определенную трехмерную форму. Это геометрическое ограничение естественным образом изменяет распределение электронной плотности внутри, делая ее реакционноспособной именно в нужном месте.
Поразительным открытием стала уникальная система контроля качества, встроенная в саму химическую реакцию. Этот механизм, названный учеными «стереохимически управляемым разрешением», работает по принципу естественного отбора. В процессе взаимодействия образуются две различные пространственные формы промежуточного соединения — своего рода «правильный» и «неправильный» ключи.
Крайне важно, что дальнейшая реакция протекает исключительно с идеально сконфигурированной структурой, что позволяет беспрепятственно формировать целевой продукт. Вторая, менее удачная конфигурация не превращается в загрязняющую примесь. Вместо этого она обратимо возвращается к исходным веществам, что было наглядно продемонстрировано в ходе очистки.
Последствия этого открытия выходят далеко за пределы фундаментальной науки. Дихлорметильная группа представляет собой универсальную платформу для дальнейшей модификации. Присоединив ее, химики могут дорабатывать молекулу, улучшая ее биодоступность, безопасность или эффективность терапевтического действия. Новый метод позволяет это делать с объектами, которые ранее были недоступны для синтеза.
Команда уже успешно применила свою платформу к молекулам, лежащим в основе антибиотиков нового поколения, сложных природных соединений и нейроактивных веществ, взаимодействующих с серотониновыми рецепторами в мозге. Это открывает прямой путь к созданию лекарств от заболеваний, для которых пока нет эффективного лечения.
Кроме высокой эффективности, новый метод соответствует современным требованиям «зеленой химии». Применение пролина — недорогого, нетоксичного и биоразлагаемого вещества — позволяет избежать использования тяжелых металлов, которые наносят вред окружающей среде и требуют сложной утилизации. Снижение количества побочных продуктов упрощает очистку и удешевляет весь производственный процесс.
Таким образом, работа израильских ученых преодолевает многолетний химический тупик, создавая надежную и программируемую платформу. Это предоставляет химикам-фармацевтам мощный новый инструмент для разработки, тестирования и производства жизненно важных терапевтических средств, создание которых ранее считалось невозможным.
Тем временем российские ученые предложили новый метод создания наноструктур.
Фото: hi-tech.mail.ru