Mere bæredygtig omdannelse af aminosyrer ved hjælp af lys i stedet for med varme

Ph.D. kandidat Cecilia Bottecchia var en af ​​de første, der lykkedes med at omdanne aminosyrer, som kan bruges til medicin, ved hjælp af synligt lys. Dette er mere bæredygtigt end konventionelle metoder, hvor konverteringen drives af opvarmning. Hun brugte fotokatalysatorer til at fange lyset og til at lede energien til de ønskede kemiske reaktioner. Bottechia opnåede sin ph.d. med udmærkelse den 20. februar.

Ideen om at bruge lys til at drive kemiske reaktioner er ikke ny. Men for biomolekyler, såsom aminosyrer, det var ikke særlig egnet, fordi de fleste biomolekyler kun absorberer UV-lys. Teoretisk set, UV-lys kunne bruges, men UV-lamper er usunde for mennesker og er så energiske, at de nedbryder molekylerne. Så en metode, der arbejder med synligt lys, er meget ønskværdig.

Bottechia var i stand til at indse dette, ikke kun ved at designe de rigtige fotokatalytiske molekyler, men også de tilsvarende reaktorer. Et vigtigt krav var, at lyset nemt kunne nå aminosyrerne. Hun brugte derfor mikroreaktorer, med meget tynd, gennemsigtige reaktionskanaler, hvilket sikrer optimal lysindtag i hele blandingen.

Metoden, som hun indså, er ekstrem hurtig. I den konventionelle metode, aminosyrerne fortyndes kraftigt i en reaktionsbeholder, der opvarmes, og reagerer relativt langsomt. I Bottechias metode, med mikroreaktoren, aminosyrerne strømmer gennem reaktoren i en koncentreret form og reagerer hurtigt, inden for få sekunder. Opvarmning er ikke nødvendig, hvilket sparer en masse energi. Lys er påkrævet, og det kan være enhver form for synligt lys, viste forskeren. Sollys er en mulighed, men også LED-lys er velegnet. Den nye metode har også et højere udbytte end den gamle:en højere procentdel af aminosyrerne omdannes til det ønskede produkt.

Et andet plus:biomolekyler nedbrydes ofte ved højere temperaturer. Så en metode, der fungerer ved stuetemperatur, er bedre end en metode, der fungerer med opvarmning. Med sin nye lysdrevne metode, den italienske forsker var i stand til at køre visse kemiske reaktioner, hvilket indtil nu ikke var muligt, fordi de pågældende biomolekyler blev nedbrudt for tidligt ved opvarmning.

Også bemærkelsesværdigt er det faktum, at Bottecchia under sin doktorgradsforskning arbejdede på et automatiseret system til Stern-Volmer-analysen, som er en tidskrævende laboratorietest, der skal udføres ofte. Maskinen, der kom ud af det, sparer nu forskerne for en masse tid og kræfter.

Titlen på ph.d. afhandling er Fotokatalytisk modifikation af bioaktive molekyler i kontinuert-flow mikroreaktorer. Promotoren af ​​Bottecchia er Dr. Timothy Noël fra gruppen Micro Flow Chemistry and Synthetic Methodology.