Voditelj: Dr. sc. Leo Klasinc

Oksidacijski kapacitet prizemnih slojeva Zemljine atmosfere posljednjih je 100 godina u stalnom porastu i ne postoji način da se taj porast u doglednoj buducnosti smanji. Iako veliki dio postojećih oblika života koristi atmosferski kisik za pokrivanje energijskih potreba, reaktivne kisikove vrste (ROS: ozon, peroksidi, hidroksil-,superoksid-, i hidroperoksil-radikali te singletni kisik) pa i sam kisik za mnoge su dijelove tih organizama štetni i toksični. To vrijedi i za neke dušikove okside (npr. peroksinitrit, peroksinitrat, dušikov dioksid, nitrat radikal), halogene i kovinske okside kojih udio (posljednji u obliku čestica) u atmosferi raste zbog stalnog rasta izgaranja u prirodi, ložištima i motorima. Štetno djelovanje očituje se u oksidaciji važnih bioloških spojeva kojom ovi postaju inaktivni i/ili štetni za organizme (npr. oksidacija lipida i proteina, prekid DNK, propadanje šuma). Želimo u okviru projekta odrediti razinu navedenih oksidansa na odabranim (gradskim, industrijskim i ruralnim) lokacijama i modelirati uvjete koji djeluju na te razine. Istražit ćemo u laboratoriju reakcije raznih ROS i drugih oksidansa s biološkim molekulama, posebno kolesterolom, nezasićenim fosfolipidima i fitoantioksidansima.

Voditelj: Dr. sc. Branka Kovač

Projekt se temelji na istraživanju biološki aktivnih molekula fotoelektronskom spekroskopijom (PES), elektronskom (UV-Vis) spektrofotometrijom te spektrometrijom masa (EI, LDI i MALDI FT ICR MS), a rabit ćemo i ESR mjerenja te kvantno-kemijske račune. Ta nam istraživanja mogu dati odgovore na pitanja o sastavu, svojstvima i reakcijama istraživanih molekula. Aktivnost i reaktivnost molekula, pa tako i onih biološki važnih, ovisi o njihovom sastavu, obliku i njihovoj elektronskoj strukturi. Proučavanje te strukture vezano je uz razumijevanje djelovanja biološki aktivnih molekula, jer može uputiti na mogući mehanizam djelovanja, te sugerirati uvođenje određenih promjena na ciljana mjesta u molekuli. Mogućnosti koje nam za to pruža fotoelektronska spektroskopija nezamjenjive su, pogotovo u sprezi sa sofisticiranim kvantno-kemijskim proračunima. Homogene ligand-metal interakcije (kao ligandi: policiklički aromatski ugljikovodici i njihovi heteroanalozi te porfirini, krunasti spojevi, stabilni slobodni radikali, flavonoidni spojevi i sl.) u plinskoj fazi proučavat ćemo uporabom FT ICR spektrometrije masa. Budući da je jedna od njenih karakteristika zadržavanje iona u instrumentu i do nekoliko sekundi, moguće je pratiti njihov raspad, sintetizirati nove spojeve i određivati termodinamičke veličine za te ione i za nastale produkte. Ispitivana svojstva molekula koja se provode u plinskoj fazi i visokom vakuumu, možemo smatrati njihovim intrinzičkim svojstvima. Kako se interakcija liganda s metalnim ionom odvija uz prijenos elektrona, ova istraživanja mogu dati intrinzičku reaktivnost spojeva koji su važni kao prirodni antioksidansi. Antioksidansnu je aktivnost naime u realnim uvjetima teško kvantitativno odrediti i za sada ne postoji metoda kojom bismo to učinili na zadovoljavajući način. Stoga ćemo tu aktivnost proučavati i u otopini, na skupini flavonoidnih spojeva u reakcijama s metalnim ionima, stabilnim radikalima i reaktivnim kisikovim vrstama (ROS). Eksperimentalni će rezultati biti provjereni kvantno-kemijskim računima i modeliranjem. Rezultate elektronske strukture potvrdit će i proučavanje reaktivnosti supstituiranih benzena koji su česti sastavni dijelovi bioloških molekula. Dio proučavanja odnosit će se stoga na polihalogen-benzene. Očekujemo da će rezultati dati odgovore na pitanja o intrinzičkoj reaktivnosti reaktanata i pomoći nam odrediti mehanizme djelovanja biomolekula i parametre (faktore) važne za biološku aktivnost.

Voditelj: Dr. sc. Ljerka Tušek-Božić

Metali i njihovi kompleksni spojevi s organskim ligandima imaju važnu ulogu u kemijskim reakcijama (homogena i heterogena kataliza) i biološkim sustavima (enzimatska kataliza, prolaz metalnih iona kroz stanične membrane, liječenje malignoma i dr.). Osnovni cilj projekta je dizajn i sinteza novih kompleksnih spojeva od biološkog i farmakološkog značenja, te onih s važnom ulogom u katalizi i kemiji materijala. Posebna pozornost bit će posvećena mehanizmu nastajanja kompleksa s organometalnim vezama. Predloženo istraživanje uključivat će više cjelina. (i) Dizajn i priprava novih polidentatnih liganada (heterocikličkih i organofosfornih spojeva) te sinteza njihovih neutralnih i ionskih kompleksa paladija i platine s ciljem dobivanja spojeva s antitumorskim i antivirusnim djelovanjem. (ii) Razvoj diciklopaladiranih kompleksa azobenzena i njegovih 4,4'-derivata. Svojstva dobivenih kompleksa modulirat će se raznovrsnim bočnim ligandima. Ciklopaladirani spojevi koriste se kao katalizatori i prekursori za sintezu novih organskih spojeva. Zbog mezogenih, fotokonduktivnih i fotorefraktivnih svojstava njihovih derivata značajni su za razvoj novih materijala. (iii) Ispitivanje mehanizma i dinamike nastajanja ciklopaladiranih kompleksa azobenzena i njegovih derivata. Potpuniji uvid u mehanizam ciklopaladiranja, utjecaj otapala i ravnoteže u otopinama, postići će se praćenjem reakcija NMR i UV-vis spektroskopijama, te kvantno-kemijskim računima. (iv) Istraživanje novih kompleksnih spojeva Na, K, i amonij iona s makrocikličkim ligandima te kompleksa Cu i Zn s organofosfornim spojevima, kao modela za proučavanje selektivnog prijelaza iona kroz stanične membrane i tumačenje enzimatskih procesa. U istraživanju će se primijeniti raznovrsni sintetski pristupi, spektroskopske tehnike (IR, NMR, UV-vis, MS, EPR), rentgenska difrakcija, termička mjerenja i kvantno-kemijski računi. Biološka svojstva ispitat će se određivanjem antitumorske i antiviralne aktivnosti spojeva na različitim vrstama tumorskih stanica odnosno virusnim grupama. Novi kompleksni spojevi te spoznaje o njihovim svojstvima i mehanizmu nastajanja bit će korisni za razvoj novih biološki aktivnih spojeva i novih materijala sa specifičnim svojstvima i primjenom. Rezultati istraživanja bit će objavljeni u časopisima koje citira Current Contents i kao takvi pridonijet će općem razumijevanju interakcije metala i organskih liganada te svojstava njihovih kompleksa.