دانشمندان دانشگاه بازل با اصلاح یک آنزیم طبیعی، یک واکنش شیمایی به نام MHAT را با دقت بی‌سابقه‌ای انجام دادند که راه را برای تولید سبز و دقیق دارو و مواد شیمیایی هموار می‌کند.
به گزارش تکناک، کاتالیزورها قلب تپنده شیمی مدرن هستند و باعث سرعت، پاکی و کنترل بیشتر در واکنش‌ها می‌شوند. آنزیم‌ها یا همان کاتالیزورهای طبیعی زیستی، به دلیل گزینش‌پذیری بسیار بالا و توانایی انجام واکنش‌ها در شرایط ملایم، همواره مورد توجه بوده‌اند. اما تا امروز، آنزیم‌ها بیشتر در واکنش‌های زیستی به‌کار می‌رفتند و در شیمی مصنوعی چندان جایگاهی نداشتند.
فهرست مطالب
واکنش MHAT چیست و چرا اهمیت دارد؟
واکنش انتقال اتم هیدروژن فلزی (MHAT) یکی از روش‌های مهم در ساخت ترکیبات پیچیده سه‌بعدی از مولکول‌های ساده و مسطح است.
این واکنش به‌ویژه در توسعه داروها و سنتز مواد شیمیایی پیشرفته کاربرد دارد، چرا که در این حوزه‌ها، ساختار مولکولی نقشی تعیین‌کننده در عملکرد دارد.
اما یک مشکل بزرگ در استفاده از روش‌های شیمیایی استاندارد MHAT وجود دارد: بسیاری از این واکنش‌ها نمی‌توانند فقط یکی از ایزومرهای آینه‌ای (انانتیومرها) را تولید کنند. این موضوع در تولید دقیق دارو بسیار مهم است، چرا که ممکن است یک ایزومر درمانی باشد و دیگری مضر یا بی‌اثر باشد.
گامی به‌سوی شیمی سبز
گروهی از محققان به سرپرستی پروفسور دکتر توماس آر. وارد در دانشگاه بازل، برای حل این مشکل از طبیعت الهام گرفتند.
آنها یک نوع آنزیم طبیعی به نام هموپروتئین (Haemoprotein) را بازطراحی کردند. این آنزیم به طور طبیعی دارای مرکز فلزی آهن است و به‌خوبی می‌تواند در واکنش‌های اکسید و احیا شرکت کند.
موفقیت بی‌سابقه در تولید دقیق دارو
محققان توانستند با مهندسی ظریف بخش فعال آنزیم، واکنش MHAT را با گزینش‌پذیری فضایی (استریوسلکتیویتی) بسیار بالا انجام دهند.
این آنزیم در آزمایش‌ها توانست محصول مورد نظر را با نسبت ۹۸ به ۲ تولید کند، که این نتیجه از روش‌های شیمیایی استاندارد بسیار بهتر بود.
دکتر شیانگ ژانگ، سرپرست گروه تحقیقات گفت: «تا پیش از این، هیچ آنزیمی شناخته نشده بود که بتواند واکنش MHAT را انجام دهد.»
چشم‌اندازهای کاربردی در تولید دقیق دارو
این موفقیت می‌تواند انقلابی در تولید داروهای مدرن، مواد شیمیایی با ارزش افزوده بالا و سایر محصولات حساس، آن هم با روشی پایدار، مقیاس‌پذیر و کم‌هزینه‌تر ایجاد کند.
چالش‌ها و مسیر آینده
با وجود موفقیت چشمگیر، این روش خالی از چالش نیست. این آنزیم مهندسی‌شده در حال حاضر تنها برای ترکیبات خاصی مناسب است و اگر ساختار مولکول اولیه تغییر زیادی کند، نیاز به بازطراحی آنزیم وجود دارد، که فرایندی زمان‌بر و پیچیده است.
همچنین پژوهشگران همچنان به دنبال یافتن روش‌هایی سازگارتر با محیط زیست برای تولید کاتالیزورهای فلزی مورد استفاده در واکنش هستند.
ترکیب دقت بی‌نظیر آنزیم‌ها با انعطاف‌پذیری شیمی مصنوعی، دریچه‌ای تازه به‌سوی شیمی سبز، دقیق و هوشمند گشوده است. با محو شدن مرز میان زیست‌شناسی و شیمی، دانشمندان اکنون به ساخت مولکول‌های پیچیده، زیبا و هدفمند، درست مانند طبیعت، نزدیک‌تر از همیشه هستند.
