Cambridge’ten yeni kimya yöntemi: LED ışığıyla ilaç moleküllerini değiştiriyorlar

Cambridge Üniversitesi’ndeki araştırmacılar ilaç geliştirme sürecini hızlandırabilecek yeni bir kimya yöntemi geliştirdi.

Bu teknik, zehirli kimyasallar yerine LED ışığı kullanarak karmaşık ilaç moleküllerinde değişiklik yapmayı sağlıyor.Yöntem hem laboratuvar süresini kısaltıyor hem de daha temiz bir üretim yolu sunuyor.Araştırma 12 Mart’ta University of Cambridge ekibinin çalışması olarak Nature Synthesis dergisinde yayımlandı.LED ışığı kimyasal reaksiyonu başlatıyorAraştırmacılar geliştirdikleri yönteme “anti-Friedel-Crafts” reaksiyonu adını veriyor.Klasik Friedel–Crafts reaction yöntemi güçlü kimyasallar veya metal katalizörler ister.

Ayrıca sert laboratuvar koşulları gerekir.

Bu nedenle kimyagerler bu reaksiyonu genellikle ilaç üretiminin çok erken aşamalarında kullanır.Cambridge ekibi bu süreci tersine çevirdi.Yeni teknik, ilaç moleküllerinde geliştirme sürecinin çok daha geç aşamalarında değişiklik yapılmasına izin veriyor.Üstelik bunu ağır metaller veya pahalı kimyasallar olmadan yapıyor.Reaksiyonu başlatmak için yalnızca bir LED lamba yeterli.Işık reaksiyonu tetikliyor ve ardından kendi kendini sürdüren bir zincir süreç başlıyor.

Bu süreç, kimyada en önemli yapı taşlarından biri olan karbon-karbon bağlarını oluşturuyor.Aylar süren işlem birkaç küçük değişikliğe indiYeni yöntemin en büyük avantajı hız.Normalde kimyagerler bir molekülde küçük bir değişikliği test etmek için yapının büyük bölümünü baştan kurmak zorunda kalır.

Bu işlem aylar sürebilir.Cambridge’te doktora araştırmacısı David Vahey bunu şöyle açıklıyor:“Bilim insanları bazen tek bir küçük değişikliği test etmek için molekülün büyük kısmını yeniden inşa eder.

Şimdi ise doğrudan mevcut molekülden başlayıp küçük düzenlemeler yapabiliyoruz.”Bu sayede yüzlerce molekül için uzun sentez zincirleri kurmak yerine araştırmacılar hızlı testler yapabiliyor.İlaç geliştirme süreci hızlanabilirYöntemin bir başka önemli özelliği yüksek seçicilik.Kimyagerler molekülün sadece belirli bir bölümünü değiştirebiliyor.

Molekülün diğer hassas bölgeleri ise zarar görmüyor.Bu çok kritik bir avantaj.

Çünkü bir ilacın yapısındaki küçük bir değişiklik bile şu sonuçları etkileyebilir:İlacın vücutta nasıl çalıştığıBiyolojik davranışıYan etki ihtimaliYeni teknik, özellikle ilaç keşfinin “ince ayar” aşamasında büyük fayda sağlayabilir.Daha az kimyasal, daha az enerjiYeni yöntem yalnızca hız kazandırmıyor.Aynı zamanda:daha az kimyasal kullanıyordaha az enerji harcıyordaha az toksik atık üretiyorBu da ilaç üretiminin çevresel etkisini azaltabilir.Kimya sektörü son yıllarda daha sürdürülebilir üretim yöntemleri arıyor.

Bu yaklaşım bu hedefe katkı sağlayabilir.Araştırmanın arkasındaki ekipÇalışma, Cambridge’teki Erwin Reisner liderliğindeki araştırma grubundan çıktı.Reisner’in ekibi doğadan ilham alan kimya sistemleri üzerinde çalışıyor.

Özellikle fotosentezden esinlenen kimyasal süreçler geliştiriyorlar.Amaçları güneş ışığını kullanarak şu maddeleri faydalı ürünlere dönüştürmek:atık maddelersukarbondioksitReisner, yeni yöntemin önemini şöyle özetliyor:“Bu yöntem temel bir karbon-karbon bağı oluşturmanın yeni bir yolu.

Bu yüzden etkisi çok büyük olabilir.”Araştırmacılar yöntemi birçok ilaç benzeri molekül üzerinde test etti.

Ayrıca yöntemin endüstride kullanılan sürekli akış sistemlerine de uyarlanabileceğini gösterdi.Ekip bu aşamada AstraZeneca ile birlikte çalıştı.Büyük keşif başarısız bir deneyden çıktıBu hikâyenin en ilginç kısmı ise keşfin nasıl ortaya çıktığı.Her şey başarısız görünen bir deneyle başladı.Vahey aslında bir fotokatalizör test ediyordu.

Bir kontrol deneyinde katalizörü çıkardı.

Sonuç beklenmedik oldu.Reaksiyon katalizör olmadan da çalıştı.

Hatta bazen daha iyi çalıştı.İlk başta bu durum bir hata gibi görünüyordu.Ancak ekip sonucu görmezden gelmek yerine incelemeyi seçti.Reisner bu noktayı şöyle açıklıyor:“Beklenmedik sonuçların değerini görmek iyi bir bilim insanının en önemli özelliklerinden biridir.”Yapay zekâ yeni reaksiyonları tahmin ediyorAraştırma ekibi bu süreçte yapay zekâ da kullanıyor.Laboratuvar deneyleri çok büyük veri üretiyor.

Bu veriyi analiz etmek için algoritmalar devreye giriyor.Araştırmacılar ayrıca Trinity College Dublin ile birlikte makine öğrenmesi modelleri geliştirdi.Bu modeller şunları tahmin edebiliyor:Reaksiyon yeni bir molekülde nerede gerçekleşirHangi moleküller umut verici sonuçlar üretirBu sayede bilim insanları laboratuvarda deneme-yanılma sürecini büyük ölçüde azaltabiliyor.Tarihteki bazı büyük keşifler de kazayla bulunduBilim tarihinde pek çok önemli keşif beklenmedik şekilde ortaya çıktı.Bunlardan bazıları:Wilhelm Conrad Röntgen – X ışınlarıMarie Curie – radyoaktiviteAlexander Fleming – penisilinRoy Plunkett – teflonHarry Coover – süper yapıştırıcıAlbert Hofmann – LSDVahey’e göre laboratuvarda çoğu gün sıradan geçiyor.Ama bazen tek bir gün her şeyi değiştirebiliyor.“Laboratuvarda çoğu gün ortalama ya da kötü geçer.

Ama iyi geçen günler gerçekten çok iyidir.”