Onderzoekers gebruiken chemisch “helpers” die liganden worden genoemd om op te leveren uitzonderlijk nauwkeurig chemische reacties.
Wetenschappers en farmaceutische bedrijven streven al lang naar een nauwkeurigheidsniveau dat hen in staat stelt complexe medicijnen en materialen met extreme precisie te creëren. Indien bereikt, zou die precisie kunnen leiden tot de ontwikkeling van effectievere medicamenteuze behandelingen.
Indolinekristallen verkregen in de Paladine-modelreactie worden in een reageerbuis getoond. Indolines zijn structuren die in veel natuurlijke en farmaceutische producten voorkomen en die op grote schaal worden gebruikt bij de productie van geneesmiddelen tegen kanker. Afbeelding tegoed: Universiteit van Rochester Foto / J. Adam Fenster
Nu wetenschappers Universiteit van Rochester– geregisseerd door Shauna Paradinaassistent-professor bij Afdeling Chemie– hebben een innovatieve methode ontwikkeld om producten te produceren door een chemische “helper” te gebruiken om reacties op een uiterst nauwkeurige manier te begeleiden. Het onderzoek, gepubliceerd in Natuurcommunicatieopent de deur naar een efficiëntere ontwikkeling van geneesmiddelen en biedt tegelijkertijd fundamentele vooruitgang bij de creatie van nieuwe materialen.
Overwin moleculaire bias
Bij chemische reacties zijn er vaak meerdere manieren waarop twee moleculen samen kunnen komen. Het is echter een uitdaging voor wetenschappers om precies te bepalen hoe deze interacties plaatsvinden. Soms hebben moleculen een bias (ook wel substraat bias genoemd) in de manier waarop ze met elkaar omgaan, waarbij ze er de voorkeur aan geven om op een specifieke manier te reageren of te combineren.
« Als je dat vooroordeel kunt overwinnen, heb je toegang tot configuraties van je productmoleculen waartoe je anders geen toegang zou hebben », zegt Paradine.
Wat is een ligand?
Een ligand is een atoom, ion of molecuul dat zich bindt aan een centraal metaalatoom of ion. De aard van de liganden en het centrale metaalatoom kunnen de eigenschappen en reactiviteit van het resulterende complex beïnvloeden.
Paradine en zijn team ontdekten een methode om substraatbias te overwinnen met behulp van een ligand, waardoor de reactie nauwkeuriger werd. Concreet was de ligand in staat de richting waarin de moleculen reageren te veranderen, zonder enig ander deel van het chemische proces te veranderen.
Het team testte veel op fosfor gebaseerde liganden, die vaak worden gebruikt voor reacties waarbij metallisch palladium betrokken is. Slechts één van hen was in staat de selectiviteit van de reactie te veranderen.
“Het leek veel op het trekken van een speld uit een hooiberg”, zegt Paradine.
Transformatie van ligandchemie en medicijnontdekking
Hoewel de onderzoekers in dit onderzoek een specifiek ligand in een bepaalde reactie gebruikten, pasten ze de gegevens toe om een voorspellend model te creëren om de selectiviteit die ze in de reacties zagen te begrijpen. Het model helpt bepalen hoe verschillende liganden een reactie beïnvloeden, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor het gebruik van een ligandcentrische benadering bij andere soorten chemische reacties.
Het onderzoek heeft belangrijke implicaties voor de ontdekking en ontwikkeling van geneesmiddelen.
“De producten die wij maken bevatten kernstructuren die vaak voorkomen in biologisch actieve moleculen”, zegt Paradine. « Bij het ontdekken van geneesmiddelen is het erg belangrijk om een molecuul te kunnen verfijnen om de verschillende eigenschappen ervan te optimaliseren. »
Bij farmaceutisch onderzoek vergt het veranderen en optimaliseren van de eigenschappen van een molecuul doorgaans een complexe hoeveelheid werk. Door simpelweg een ligand te veranderen, kunnen wetenschappers nu uit dezelfde reactie verschillende configuraties van een molecuul verkrijgen.
« Deze aanpak stelt ons in staat om snel en selectief complexe en nuttige moleculen te creëren, waardoor we meer opties krijgen om in de chemische ruimte te verkennen », zegt Paradine.
Fontein: Universiteit van Rochester
!function(f,b,e,v,n,t,s){if(f.fbq)return;n=f.fbq=function(){n.callMethod?
n.callMethod.apply(n,argumenten):n.queue.push(argumenten)};if(!f._fbq)f._fbq=n;
n.push=n;n.loaded=!0;n.version=’2.0′;n.queue=[];t=b.createElement(e);t.async=!0;
t.src=v;s=b.getElementsByTagName(e)[0];s.parentNode.insertBefore(t,s)}(venster,
document,’script’,’https://connect.facebook.net/en_US/fbevents.js’);
fbq(‘init’, ‘1254095111342376’);
fbq(‘track’, ‘Paginaweergave’);
