Molekulide 3D-printer annab võimaluse kiirendada teaduse (ja loovuse) kulgu

16. märts 2015 kell 18:36



moleculesGrupp teadlasi on välja töötanud uudse seadme, mis lihtsustab väikeste molekulide keemilist sünteesimist, läbides keemiauurimuste pudelikaela, mis on siiani piiranud vastavaid uurimusi. Teadlaste leiutis sarnaneb molekulide 3D-printerile, pakkudes suurt potentsiaali uuteks avastusteks meditsiini ja tehnoloogia valdkonnas.

 

Uute ravimite väljatöötamisel on keemikutele osutunud suureks väljakutseks just väikeste, kuid äärmiselt keeruliste molekulide süntees. Tihti on see aeganõudev protsess, mis nõuab väga kitsalt spetsialiseerunud teadlaste teadmisi ja oskusi. Nüüd on aga Illinoisi ülikooli keemiaprofessori Martin Burke’i juhitud meeskond loonud arvuti abil töötava seadme, mis võimaldab väikseid keerulisi molekule kokku panna kiiremini, paindlikumalt ja hõlpsamalt kui kunagi varem. Burke’i sõnul soovisid nad muuta nõudlikku keemilise sünteesi protsessi lihtsamaks, mis omakorda võimaldaks selle automatiseerimist ning muudaks väikeste molekulide loomise ja avastamise kättesaadavamaks ka laiemale ringile teadlastele, mis omakorda soodustaks väikestel molekulidel põhinevate ravimite ja tehnoloogiate arendamist.

 

Väikeste molekulide sünteesimise protsess lihtsustub

“Väikesed molekulid“ on spetsiifiline klass keerulisi, kompaktseid looduses leiduvaid keemilisi struktuure, mis on olulised nii meditsiinis kui ka bioloogias. Tänapäeval põhineb enamik ravimeid just sellistel väikestel molekulidel ning bioloogias aitavad need uurida rakkude ja kudede sisemisi protsesse. Väikesi molekule kasutatakse ka võtmeelementidena näiteks päikesepatareides ning LED-ides. Siiani on olnud uute ravimite ja tehnoloogiate väljatöötamisel üheks takistuseks väikeste molekulide sünteesimise keerukus. Tavaliselt töötab vastava väljaõppega keemik aastaid, et luua ühte molekuli, mille funktsiooni ta pole veel saanud uuridagi.

Uue seadmega aga suudetakse lõhkuda keerulised molekulid väiksemateks “ehitusklotsideks“, mida saab ühiste ühenduskohtade abil uuesti kokku panna rohketes variatsioonides. Protsess on automatiseeritud tänu lihtsale meetodile, mis lisab molekuli ühe “klotsi“ korraga, eemaldades üleliigsed osad enne järgmise lisamist. Praegu on seade suutnud ehitada 14 erinevat klassi väikesi molekule, nende hulgas ka keerukaid rõngakujulisi struktuure. Burke’i meeskond aga loodab, et peagi saab ühe seadme abil toota koguni tuhandeid potentsiaalselt kasulikke molekule. Teadlaste tulevikuvisiooni kohaselt saaksid huvilised veebilehelt valida, milliseid “ehitusklotse“ nad vajavad, juhendada interneti teel nende kokkupanekut ning teadlased sünteesiks ning saadaks saadavad molekulid neile.

 

Teaduslikud uurimused laiemale ringile kättesaadavaks

Burke on uurinud väikeste molekulide potentsiaali haiguste ravimisel. Taimed, loomad ja mikroobid toodavad mitmeid väikesi molekule, millel on proteiinilaadsed funktsioonid. Burke eeldab, et täpsete keemiliste muudatustega oleks võimalik optimeerida neid looduslikke tooteid jäljendama kadunud proteiinide funktsioone, mis aitaks taastada patsiendi tervist. Selleks on aga vaja sünteesida ja testida rohkeid muudetud versioone looduses leiduvast väikesest molekulist. Tänu uudsele masinale on see nüüd võimalik märkimisväärselt lihtsamalt ning kiiremalt.

Keemikud loodavad, et seadme abiga suudetakse märkimisväärselt kiirendada uurimusi keemia ja loodusteaduste valdkonnas. Praegu kuulub automatiseeritud sünteesitehnoloogia litsents Burke’i kaasasutatud REVOLUTION Medicines Incile, mis keskendub uute ravimite loomisele looduses leiduvate väikeste molekulide baasil. Burke usub, et on oluline, et tema leiutis annab vahendid ka mitte-keemikutele nagu teiste valdkondade teadlased, insenerid, arstid, aga ka tavainimesed, et luua väikesi molekule. Burke’i sõnul lubaks molekulide 3D-printer kõigil rakendada väljaspool raame mõtlevate inimeste loovust valdkonnas, millele oli pikka aega ligipääs vaid väga vähestel.

Vaata videot:

 

Allikad: Howard Hughes Medical Institute, EurekAlert, Chemistry World

Foto: www.universityherald.com

 

Toimetas: Allar Pajuste

 

NB! Telegram tegutseb tänu lugejate abile. Kui sinu arvates on Telegramis ilmuv info vajalik ja oluline, võid soovi ja võimaluse korral meid toetada. Telegrami lugeja vabatahtliku toetuse tegemiseks vajaliku info leiad siit.