תהליך חדש מונע אור יכול להאיץ את גילוי התרופות החדשות

חוקרים מאוניברסיטת אינדיאנה ואוניברסיטת ווהאן בסין חשפו תהליך כימי פורץ דרך שיכול לייעל את התפתחותם של תרכובות תרופות, אבני בניין כימיות המשפיעות על האופן בו תרופות מתקשרות עם הגוף. המחקר שלהם, שפורסם ב Chemמתאר תגובה חדשה מונעת אור שמייצרת ביעילות Tetrahydroisoquinolinesקבוצה של כימיקלים הממלאים תפקיד מכריע בכימיה רפואית.

Tetrahydroisoquinolines משמשת כבסיס לטיפולים הממוקדים למחלת פרקינסון, סרטן והפרעות לב וכלי דם. תרכובות אלה נמצאות בדרך כלל בתרופות כמו משככי כאבים ותרופות ללחץ דם גבוה, כמו גם במקורות טבעיים כמו צמחים מסוימים ואורגניזמים ימיים.

באופן מסורתי, כימאים הסתמכו על שיטות מבוססות אך מגבילות לסינתזה של מולקולות אלה. המחקר החדש, שכתב יחד על ידי קווין בראון, הפרופסור לכימיה לכימיה של ג'יימס פ. ג'קסון במכללה לאמנויות ומדעים באוניברסיטת אינדיאנה בלומינגטון, והפרופסורים שיאוטים צ'י, וואנג וואנג ובודי ג'או מאוניברסיטת ווהאן, מגיש גישה שונה ביסודה.

איך זה עובד: קל ככלי כימי

במקום להשתמש בתגובות כימיות מסורתיות, מדענים רותמים אור כדי לעורר תהליך שנקרא העברת אנרגיה מופעלתשם אור יוזם תגובה מבוקרת בין sulfonylimines (סוג של תרכובת כימית) ו אלקנים (סוג נוסף של תרכובת), מה שמוביל ליצירת טטרהידרויסוקינולין-סוג של מולקולה מורכבת. שיטה זו מאפשרת פיתוח דפוסים מבניים חדשים במולקולות, שהיו בעבר קשה או בלתי אפשרי ליצור בשיטות אחרות, ומציעה דרך יעילה יותר לייצור מולקולות מורכבות.

חידוש המפתח במחקר זה הוא השימוש בזרז מופעל על ידי אור, מולקולה מיוחדת המזרזת את התגובה מבלי שתשתמש בה עצמה. שיטות מסורתיות דורשות טמפרטורות גבוהות או חומצות חזקות דמויי חומצות מנסות לבשל אוכל עם מכה במקום תנור. תנאים קשים אלה יכולים לפעמים ליצור תגובות לוואי לא רצויות, או להפוך את התהליך למועיל פחות לכימיקלים מסוימים. עם זאת, התהליך החדש משתמש במולקולות המגיבות לאור ויכול לעקוף חימום על ידי גישה למצבי אנרגיה חדשים. זה הופך את התגובה לנקייה, ליעילה יותר ופחות סבירה ליצור תוצרי לוואי לא רצויים. "

קווין בראון, הפרופסור לכימיה של ג'יימס פ. ג'קסון, המכללה לאמנויות ומדעים, אוניברסיטת אינדיאנה בלומינגטון

בראון ועמיתיו גם מצאו כי שינויים זעירים במיקום האלקטרונים בחומרי ההתחלה השפיעו מאוד על האופן בו התגובה שיחקה אם האלקטרונים האלה היו חתיכות פאזל שצריכות להתאים בדיוק יחד. על ידי ציוץ צורות היצירות הללו, המדענים דאגו שרק המוצר הרצוי נוצר, מה שהופך את התהליך לסלקטיבי ביותר. זה חיוני לייצור תרופות, כאשר אפילו טעות קטנה במבנה של מולקולה יכולה להפוך תרופה מועילה למשהו חסר תועלת או אפילו מזיק.

השלכות על רפואה ותעשיות אחרות

פרופ 'ציין כי "היכולת ליצור מגוון רחב יותר של מולקולות מבוססות טטרהידרויסוקינולין פירושו כי כימאים רפואיים יכולים כעת לחקור מועמדים חדשים לטיפול במחלות כמו פרקינסון, סוגים מסוימים של סרטן ותנאי לב". "כרגע, למחלות מסוימות יש מעט מאוד אפשרויות טיפול יעילות, ושיטה זו יכולה לעזור למדענים לגלות תרופות חדשות וטובות יותר מהר יותר."

מעבר לתרופות, מחקר זה יכול להשפיע גם על תעשיות אחרות המסתמכות על כימיקלים עדינים. בחקלאות, למשל, ניתן להשתמש בתגובות כימיות דומות כדי לפתח חומרי הדברה או דשנים יעילים יותר. במדע חומרים זה יכול לעזור ליצור חומרים סינתטיים חדשים עם תכונות ספציפיות, כמו עמידות טובה יותר ואריכות חיים ועמידות רבה יותר לחום לתעשיות האווירה, הרכב, האלקטרוניקה והתעשיות הרפואיות.

החוקרים מתכננים לכוונן את תנאי התגובה, כלומר הם יתנסו במרכיבים והגדרות שונות כדי לגרום לשפר את התהליך עוד יותר. הם גם שואפים לברר אם שיטה זו יכולה לעבוד על סוגים רבים יותר של מולקולות, ולהרחיב את התועלת שלה. בנוסף, הם מקווים לשתף פעולה עם חברות התרופות כדי לבדוק אם ניתן להשתמש בטכניקה זו לייצור תרופות, מה שעלול להוביל לתגליות תרופות חדשות שיכולות לעשות את ההבדל בחייהם של אנשים.

"גישה זו מעניקה לכימאים כלי חדש חזק", אמר פרופסור בראון. "אנו מקווים במיוחד שהיא תפתח את הדלת להתפתחות טיפולים חדשים ומשופרים לחולים ברחבי העולם."

ככל שתחום הפוטוכימיה ממשיך להתרחב, חידושים כאלה עשויים להגדיר מחדש כיצד מתבצעים תרופות וכימיקלים חיוניים, לסללים את הדרך לשיטות ייצור מהירות, נקייה ויעילות יותר.