Digitalt kemi -gennembrud gør ord til molekyler

Et nyt system, der automatisk kan omdanne ord til molekyler efter behov, åbner digitaliseringen af ​​kemi, siger forskere.

Forskere fra University of Glasgow's School of Chemistry, hvem der udviklede systemet, hævder, at det vil føre til oprettelsen af ​​et "Spotify for kemi" - et stort online lager med opskrifter, der kan downloades til vigtige molekyler, herunder medicin.

Oprettelsen af ​​et sådant system kan hjælpe udviklingslande lettere med at få adgang til medicin, muliggøre mere effektivt internationalt videnskabeligt samarbejde, og endda støtte den menneskelige udforskning af rummet.

Teamet i Glasgow, ledet af professor Lee Cronin, har lagt grundlaget for digital kemi med udviklingen af ​​det, de kalder en "kemisk behandlingsenhed"-en overkommelig robot-kemiker i desktop-størrelse, som er i stand til at udføre det gentagne og tidskrævende arbejde med at skabe kemikalier. Andre robotkemikere, bygget med forskellige operativsystemer, er også udviklet andre steder.

Indtil nu, disse robotkemikere har krævet en massiv mængde programmering fra deres menneskelige kolleger, med detaljerede instruktioner. Problemet er, at der i øjeblikket ikke er noget standardprogrammeringssprog for kemi, hvilket betyder, at programmer lavet til en robot ikke fungerer på nogen anden type.

I et nyt papir offentliggjort i tidsskriftet Videnskab , forskerne i Glasgow beskriver en universel tilgang til digitalisering af kemi, herunder et programmeringssystem, der kunne fjerne langt størstedelen af ​​den indsats, der kræves for at programmere robotterne.

De har fundet en måde at oprette nye sæt instruktioner til robotkemikere ved at udnytte kraften i behandling af naturligt sprog. De udviklede et computerprogram kaldet SynthReader til at scanne gennem videnskabelige artikler og genkende afsnit, der skitserer procedurer for organisk og uorganisk kemisk syntese. Synthreader bryder automatisk disse procedurer ned til enkle instruktioner og gemmer dem i et format, som teamet kalder Chemical Description Language, eller XDL, som er et nyt open source -sprog til beskrivelse af kemisk og materiel syntese.

Disse XDL-filer er kemiske instruktioner, som i princippet kan læses enhver kemisk robot i. Teamet byggede en brugervenlig grænseflade kaldet ChemIDE til at integrere med ethvert robotkemisystem og tillade, at XDL-instruktionerne blev til kemikalier. Det eneste menneskelige input, der kræves, er at sikre, at det udstyr, robotten har brug for til at lave molekylerne, er konfigureret korrekt.

Papiret beskriver, hvordan teamet brugte deres system til at scanne videnskabelige artikler og producere 12 forskellige molekyler ved hjælp af deres kemiske behandlingsenhed, herunder det smertestillende lidokain, Dess-Martin periodinan-oxidationsreagens, og fluoreringsmidlet AlkylFluor.

Professor Lee Cronin, Regius professor i kemi ved University of Glasgow, sagde:"Det, vi har formået at gøre med udviklingen af ​​vores 'Chemical Spotify', er noget, der ligner at rippe en CD til en MP3. Vi tager oplysninger, der er gemt i et fysisk format, i dette tilfælde en videnskabelig artikel, og træk alle de data, vi har brug for for at oprette en digital fil, som kan afspilles på ethvert system, i dette tilfælde enhver robotkemiker, inklusive vores robotsystem, som er en størrelsesorden lavere omkostninger end nogen anden lignende robot. Vi håber, at det system, vi har bygget, massivt vil udvide robotkemikernes muligheder og tillade oprettelse af en enorm database med molekyler hentet fra hundredvis af års værdier af videnskabelige artikler. Vores system, som vi kalder Chemify, kan læse og køre XDL -filer, der er blevet delt mellem brugerne. At lægge den slags viden direkte i hænderne på mennesker med adgang til robotkemikere kan hjælpe læger med at fremstille medicin efter behov i fremtiden. Det kan endda betyde, at fremtidige bemandede missioner til Mars kunne tage rå kemiske materialer med sig og lave, hvad de har brug for lige dér på den røde planet. "