Ny STM -teknik peger på nye og renere lægemidler

Et forskningsprojekt ledet af kemikere ved University of Warwick brugte først tunnelmikroskopi med ultrahøj opløsning til at se den nøjagtige placering af atomer og bindinger i et molekyle, og brugte derefter disse utroligt præcise billeder til at bestemme de interaktioner, der binder molekyler til hinanden.

Ved hjælp af en super skarp nål med kulmonoxid, der er frosset til 7 Kelvin (minus 266 grader celsius), forskerne kunne identificere, om bindinger er hydrogen eller halogen, og kunne også opfange småfejl i disse materialer. Disse resultater kan have stor relevans for at hjælpe med at skabe nye lægemidler, der er renere end nogensinde.

Forskerne sammenlignede standard med ultrahøj opløsning STM på et bromeret polycyklisk aromatisk molekyle lagt på en guldoverflade. De var i stand til at demonstrere, at standard STM -målinger ikke endegyldigt kunne fastslå arten af ​​de intermolekylære interaktioner, men den nye teknik kunne klart identificere placeringen af ​​carbonringe og halogenatomer, bestemmelse af, at halogenbinding styrer samlingerne.

Deres forskning offentliggøres i dag, 30. april 2020, i et papir med titlen "Kombination af højopløselig scanningstunnelmikroskopi og første-princip-simuleringer til at identificere halogenbinding" i Naturkommunikation .

En af papirets ledende forskere, Professor Giovanni Costantini, fra Institut for Kemi ved University of Warwick sagde:

"Den berømte fysiker Richard Feynman sagde engang, at den nemmeste måde at analysere ethvert kompliceret kemisk stof ville være" at se på det og se, hvor atomerne er "; den teknik, vi har brugt, er en måde at gøre netop det på.

"Scanning af tunnelmikroskopi (STM) kan normalt kun afsløre den overordnede form og position af molekyler i et materiale, men har ikke den præcision, der er nødvendig for at bestemme deres nøjagtige atomstruktur.

"Imidlertid, ved hjælp af ultrahøj opløsning STM, vi kunne præcist lokalisere placeringen af ​​kulringe og halogenatomer, hvilket tillod os at fastslå, at halogen frem for hydrogenbinding styrede molekylets samling af dette materiale.

"Ved nøje at følge Richard Feynmans påstand om" bare se på sagen ", vores klare visualisering af atomernes faktiske positioner i molekylerne gjorde det muligt for os at udlede positionen og arten af ​​bindingen mellem molekylerne.

"Dette blev understøttet af teoretiske beregninger, der afslørede en række elektroniske funktioner, som International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) anerkender som identificerende træk ved halogenbinding. Vi mener, at en betydelig brøkdel af vanskelige eller kontroversielle molekylære strukturer, der er blevet diskuteret i litteraturen i løbet af de sidste årtier kunne hurtigt og klart løses ved hjælp af denne fremgangsmåde, og vi forudsiger dens stigende anvendelse i molekylær nanovidenskab på overflader. "

En anden af ​​de ledende forskere på papiret, Lektor Gabriele Sosso, fra University of Warwick's Department of Chemistry påpeger også, at:

"Evnen til at skelne og faktisk klart identificere halogenbindings position vil have særlig værdi for forskere, der forsøger at forstå biomolekylær genkendelse og designe nye lægemidler.

"Faktisk, det meste af den medicinske kemi har indtil nu fokuseret på hydrogenbindings rolle, da de er allestedsnærværende i både biokemi og materialevidenskab:forståelse af halogenbinding vil således give og yderligere værktøj til at konstruere den næste generation af molekylære systemer til lægemiddeldesign.

"Til det formål, det er vigtigt, at som vi gjorde i dette arbejde, vi samler eksperimenter og simuleringer - for at levere et omfattende billede af denne stadig stort set uudforskede molekylære interaktion. "