Kemi-gennembrud åbner nye døre for lægemiddeludviklere og kræftforskere

To uafhængige kemigennembrud har åbnet et væld af døre, der tidligere var låst for lægemiddeludviklere og kræftforskere.

Opdagelserne, som involverede at tilføje nye materialer til et tidligere ustabilt kemisk stillads og bygge molekyler på "livets pigmenter", vil også tilbyde nye muligheder for molekylære ingeniører, materiale- og dataloger, og energiforskere.

Tænker inde i boksen

I det første tilfælde, forskere løste en årtier gammel udfordring ved at udvikle nye værktøjer til et syntetisk (menneskeskabt) molekyle – cubane – som er meget brugt i medicinalindustrien. Cubanemolekyler består af otte kulstofatomer arrangeret i hjørnerne af en perfekt terning. Men på trods af formens enkelhed, moderne kemi har, indtil nu, havde meget svært ved at håndtere sin unikke reaktivitet. Ved at dechifrere, hvordan man kan omgå denne iboende reaktivitet, døren er nu åben for lægemiddeludviklere til at skabe nye, mere forskelligartede terapier fra Cubane og dets derivater.

Forskerne blev ledet af et hold fra Trinity College Dublins School of Chemistry. Deres opdagelse blev for nylig offentliggjort i det internationale tidsskrift Kemi – Et europæisk tidsskrift , hvor det er et VIP papir og på journalens forside.

Et hold på seks forskere under vejledning af professor i organisk kemi ved Trinity, Mathias O. Senge, opdaget, hvordan man kan omgå den iboende reaktivitet af den cubanske kerne, mens seniorforsker, Dr Bernhard, og de andre teammedlemmer fyldte i det væsentlige den tomme cubanske værktøjskasse, hvilket gjorde det muligt for dem at etablere nye forbindelser og lave vigtige rester på det cubanske stillads.

Professor Senge sagde:"Jeg udfordrer ofte mine elever til at tænke ud af boksen, så jeg blev virkelig overrasket, da de kom med ideen om at tænke inde i boksen. Men, det er den tilsyneladende enkelhed af den cubanske kerne, der virkelig ligger til grund for virkningen af ​​den nuværende præstation."

"Vi har en strukturelt unik byggesten, som er blevet forsømt af flertallet af syntetiske kemikere indtil nu, netop fordi denne terning er så svær at arbejde med. Imidlertid, med stor risiko kommer stor belønning. Jeg er glad for vores nuværende succes og fascineret af de muligheder, det vil åbne på områder lige fra nye lægemidler til det 21. århundredes computerchipgenerering!"

"Resultaterne fra dette langsigtede, Grundforskningsprojektet vil have betydelige fordele i de kommende år, da vi nu kan fremstille et større udvalg af skræddersyede forbindelser. Vi er meget taknemmelige for at have modtaget kontinuerlig langsigtet finansiering fra Science Foundation Ireland til at støtte dette arbejde, uden hvilken vi ikke ville have gjort denne vigtige opdagelse."

Rekonfigurering af livets pigmenter

En anden gruppe videnskabsmænd, også ledet af professor Senge, for nylig opdaget, hvordan man rekonfigurerer porphyriner, "livets pigmenter", som længe har haft et uudnyttet potentiale som nyttige aktører inden for kræftterapi, solenergi, og materialevidenskab.

I naturen, porphyriner er ansvarlige for bladenes grønne farve og blodets røde farve. Al deres funktionalitet er baseret på den samme kemiske kernestruktur:fire mindre ringe forbundet til en større ring, med et lille hulrum i midten. De fleste af deres funktioner i naturen (fotosyntese, ilttransport) opstår, når de er vært for forskellige 'gæstemetaller' (magnesium, jern, kobolt, nikkel) i midten af ​​molekylet. Forskellige metaller udløser forskellige funktioner i disse 'metalloporphyriner'.

Det fem mand store forskerhold opdagede, at ved at overfylde den store porfyrinring, de kunne tvinge den til at vende vrangen ud og ændre sig til en form, der ligner en sadel. Vigtigt, dette lille trick satte dem i stand til at udnytte de særlige egenskaber ved den tidligere utilgængelige kerne.

Professor Senge og hans team arbejdede tæt sammen med professor Stephen Connon, en ekspert inden for organokatalyse i forfølgelsen, og publicerede for nylig deres arbejde i førende internationalt tidsskrift Kemisk kommunikation , som viser undersøgelsen på forsiden.

Professor Senge sagde:"Ved at bøje porphyrinkernen troede vi, at vi ville være i stand til at gøre brug af de tidligere begravede funktioner ved at bruge porphyrinet som en katalysator."

"En katalysator er en forbindelse, der tiltrækker andre molekyler og omdanner dem til nye enheder, og katalytiske processer er kernen i kemi og natur, så de er af betydelig industriel og kommerciel interesse. Opdagelsen af, at disse metalloporphyriner fungerer som effektive metalfrie katalysatorer, åbner nu nye horisonter for disse naturlige pigmenter. Snart, vi håber at skræddersy porphyriner efter specifikke krav og bruge vores rationelle designtilgang til forskellige anvendelser inden for kemi, biokemi, fysik og videre."