Objavljeno: 22.02.2017. 12:40

Ruđerovci su otkrili novi otopinski sustav koji može obrnuti kiralnost udruženja malih molekula

Znanstvenici s Instituta Ruđer Bošković (IRB) su u suradnji s farmaceutskom tvrtkom PLIVA objavili u časopisu Chemical Communications (IF = 6.6) prvi primjer inverzije supramolekulske kiralnosti udruženja malih molekula u otopini pomoću kompleksiranja s metalnim ionima. Riječ je o sustavu koji bi mogao poslužiti kao model za dizajn novih kiralnih katalizatora s primjenom u farmaceutskoj industriji.

Ruđerovci su otkrili novi otopinski sustav koji može obrnuti kiralnost udruženja malih molekula

Kiralnost je svojstvo molekula kod kojih se zbog prostornog rasporeda atoma, molekula (original) ne može poklopiti sa svojom ogledalnom slikom. Proteini i nukleinske kiseline, iznimno važne molekule za život kakvog poznajemo, su homokiralne, tj. u prirodi se može naći samo original, ali ne i njegova ogledalna slika.

Kontrola kiralnih svojstava supramolekulskih sustava važna je za razumijevanje uloge kiralnosti u biološkom okruženju i sve veće primjene u područjima katalize, optike, elektronike i senzora. Do danas, regulacija kiralne inverzije ostvarena je uspješno putem koordinacije metala, promjene otapala, tlaka, i temperature, upotrebom ultrazvučnih valova, svjetla itd. Međutim, dosadašnja istraživanja su provedena na velikim polimernim molekulama gdje su postupci priprave i izolacije čistih spojeva dugotrajni i složeni, što značajno negativno utječe na optimizaciju i potencijalnu primjenu u industriji.

''Jednostavnost postupka i cijena priprave kemikalija neki su od važnih uvjeta za primjenu u gospodarstvu. Iz tog razloga smo, inspirirani prirodom, odlučili istraživati sustave jeftinih i lako dostupnih molekula, čija je modifikacija danas brza i uvelike optimirana.'' – objašnjava dr. sc. Srećko Kirin, voditelj Laboratorij za kemiju čvrstog stanja i kompleksnih spojeva na IRB-u.

Hrvatski tim znanstvenika pronašao je jedinstven i robustan sustav sastavljen od građevnih jedinica poput kiralnih aminokiselina i metalih soli. Kombinacijom eksperimentalnih i računskih metoda pokazano je da se određeni derivati aminokiselina udružuju u nekovalentne agregate, tvoreći kiralne strukture u otopini i čvrstom stanju. Dodatak metalne soli preraspodjeljuje molekule u otopini na način da tvore strukture obrnute kiralnosti, što je prvi takav slučaj opisan u literaturi.

''Iznimno su rijetki sustavi koje sadrže male građevne jedinice iste kiralnosti, a dodatkom akiralnih spojeva mogu pokazati suprotna optička svojstva.'' – dodaje dr. sc. Kirin.

S obzirom da se radi o kiralnom sustavu koji sadrži metal, svoju potencijalnu primjenu može pronaći u području enantioselektivne katalize gdje se u industrijskim postupcima priprave kiralnih farmaceutski aktivnih spojeva najčešće koriste skupi metalni katalizatori.

''Za uspješan dizajn novih katalizatora u enantioselektivnim reakcijama, od velike je važnosti razumijevanje nekovalentnih interakcija malih kiralnih molekula u modelnim sustavima koji sadrže metal“ – naglašava dr. sc. Kirin te zaključuje – ''Istraženi sustav je značajan za primjenu u gospodarstvu jer otvara mogućnost korištenja jednog kiralnog katalizatora za pripravu oba enantiomera željenog produkta''.

''Rezultati istraživanja vrlo su bitni za razvoj i napredak industrije te za samo povećanje konkurentnosti hrvatske znanosti koja svakim danom sve više ide u korak s onom svjetskom. Ovaj projekt još je jedan u niz odličnih primjera uspješnog povezivanja znanosti i gospodarstva temeljenog na inovacijama.'' - komentirao je prof. dr. sc. Ernest Meštrović iz PLIVA-e

Rezultate istraživanja, autori Zoran Kokan, Berislav Perić, Mario Vazdar, Željko Marinić, Dražen Vikić-Topić i Srećko Kirin (IRB) te Ernest Meštrović (PLIVA), predstavili su u radu pod naslovom 'Metal-Induced Supramolecular Chirality Inversion of Small Self-Assembled Molecules in Solution'. Rad je objavljen u vrhunskom znanstvenom časopisu Chemical Communications (IF = 6.6, Q1), koji je po ukupnom broju citata treći od 520 najkvalitetnijih časopisa iz područja kemije, sukladno bazi Web of Science.

Istraživanja su provedena u okviru projekta Hrvatske zaklade za znanost 'Minimalni umjetni enzimi' (IP-2014-09-1461, voditelj: S. Kirin), projekta Hrvatske akademije znanosti i umjetnosti (voditelj: Z. Kokan) i COST Akcije 1402.