Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

970 milionów powodów, by... zostać chemikiem

Recommended Posts

Jak wiele związków chemicznych może zostać zsyntetyzowanych w odpowiednio zaopatrzonym laboratorium? Zdaniem badaczy z Uniwersytetu w Bernie, liczba takich substancji wynosi aż... 970 milionów.

Ta astronomiczna liczba jest efektem symulacji przeprowadzonej przez Lorenza C. Bluma i Jeana-Louisa Reymonda, pracowników Wydziału Chemii i Biochemii Uniwersytetu w Bernie.

Założenia projektu były proste. Jego celem było ustalenie liczby związków, które mogą zostać zsyntetyzowane z maksymalnie pięciu pierwiastków: węgla, azotu, tlenu, siarki oraz chloru. Dodatkowym warunkiem było występowanie w wirtualnej molekule maksymalnie 13 atomów każdego z pierwiastków. Oprócz tego konieczne było potwierdzenie, że każdy z hipotetycznych związków jest możliwy do zsyntetyzowania i na tyle stabilny, by możliwe było jego wykorzystanie.

Efektem kalkulacji była właśnie oszałamiająca liczba 970 milionów substancji. Powstała w ten sposób baza danych (czy też, jak wolą ją nazywać autorzy, "przestrzeń chemiczna") jest rekordowo długą listą związków nadających się do wytworzenia i potencjalnego użycia np. w terapii. Co ważne, zawartość całej "przestrzeni" została opublikowana, dzięki czemu każdy zainteresowany badacz może z niej korzystać i wytwarzać opisane substancje.

Wydaje się, że najważniejszym odbiorcą bazy stworzonej przez Bluma i Reymonda będą firmy farmaceutyczne. Dzięki orientacyjnym danym na temat właściwości "wirtualnych związków" ich pracownicy będą mogli przewidzieć, które substancje warto syntetyzować i badać w kierunku ich przydatności w leczeniu.

Share this post


Link to post
Share on other sites

To raczej powody, żeby NIE ZOSTAWAĆ chemikiem. Moim zdaniem to doprowadzi do budowy automatów wytwarzających takie związki "z komputera" i badających ich właściwości.

 

Przykładów nie brakuje: coraz bardziej zaawansowane chromatografy, kostki lab-on-a-chip, sprzęt do sekwencjonowania DNA... Jest nawet system, który automatycznie stara się stawiać hipotezy naukowe i je weryfikowac.

 

Jeśli zostaniesz chemikiem, to będziesz siedział przy dużej maszynce robiącej "pi" i naciskał guziczek, co jakiś czas przenosząc probówki z miejsca na miejsce.

Share this post


Link to post
Share on other sites
To raczej powody, żeby NIE ZOSTAWAĆ chemikiem. Moim zdaniem to doprowadzi do budowy automatów wytwarzających takie związki "z komputera" i badających ich właściwości.

Takie maszyny działają od co najmniej 10-20 lat. Z dwojga złego wolę mieć przynajmniej modele cząsteczek, żeby można je było np. wirtualnie dostosować do określonych receptorów, niż szukać na oślep. Nie obchodzi mnie, czy będzie to zasługą maszyny czy człowieka, ale chciałbym mieć np. do dyspozycji lepsze leki.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Dziwi mnie brak wodoru wśród wymienionych pierwiastków. Większość znanych nam związków zawiera wodór.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Wodór często jest w przypadku modelowania molekularnego pomijany ze względu na rozmiary. Być może właśnie o to chodziło.

Share this post


Link to post
Share on other sites

symulacja komputerowa a praktyka to dwie rożne bajki, synteza organiczna zachodząca ze 100% powtarzalnością nie istnieje i pewnie długo istnieć nie będzie, więc jej automatyzacja również nie jest możliwa.. takie jest zdanie chemika syntetyka, a nie chemika teoretyka..chociaż chciałabym aby ktoś mi życie (czyt. pracę) uprościł ..

Share this post


Link to post
Share on other sites

Okej, ale chyba nie powiesz mi, że nie istnieją automatyczne syntetyzatory. Wiadomo, że pozostaje kwestia oczyszczania, ale coś takiego, jak batch synthesis, to przecież żadna nowość.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Rośliny przewidują porę dnia, kiedy napadną na nie chmary głodnych owadów i przygotowują się, by je odstraszyć, uruchamiając hormonalną broń.
      Kiedy przechodzisz obok roślin, nie wyglądają, jakby cokolwiek robiły. Intrygująco jest obserwować całą tę aktywność na poziomie genetycznym. To jak przyglądanie się oblężonej fortecy w stanie pełnej mobilizacji - opowiada prof. Janet Braam z Rice University, dodając, że naukowcy od dawna wiedzieli, że rośliny dysponują zegarem biologicznym, który pozwala im mierzyć czas bez względu na warunki oświetleniowe. Liście niektórych roślin podążają np. za przesuwającym się po nieboskłonie słońcem, a nocą "resetują się", zwracając się w kierunku wschodu.
      Ostatnimi czasy biolodzy ustalili, że aż ok. 1/3 genów rzodkiewnika pospolitego (Arabidopsis thaliana) jest aktywowanych przez rytm okołodobowy. Zastanawialiśmy się, czy niektóre z tych regulowanych rytmem okołodobowym genów mogą pozwalać na przewidywanie ataków owadów w sposób analogiczny do przewidywania świtu - opowiada Michael Covington (obecnie z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis).
      Aby znaleźć odpowiedź na to pytanie, studentka Danielle Goodspeed zaprojektowała eksperyment. Wykorzystała 12-godzinny cykl świetlny. W ten sposób zaprogramowała zegary biologiczne roślin i gąsienic błyszczki ni (Trichoplusia ni), które żywią się liśćmi A. thaliana. Połowę roślin umieszczono z gąsienicami przyzwyczajonymi do regularnego i takiego samego jak one cyklu dzień-noc, natomiast reszta rzodkiewników stykała się z gąsienicami z przesunięciem faz - ich zegary były ustawione na dzień, który przypadał na porę będącą dla rzodkiewników nocą itd.
      Odkryliśmy, że rośliny wyregulowane na tę samą fazę co gąsienice błyszczki były stosunkowo oporne, natomiast okazy z przesunięciem faz ulegały zniszczeniu przez żerujące na nich gąsienice.
      Razem z Wassimem Chehabem Goodspeed badała akumulację hormonu jasmonianu, wykorzystywanego przez rośliny do wytwarzania metabolitów wpływających na żerowanie owadów (pod wpływem uszkodzenia mechanicznego następuje skok syntezy jasmonidów, a następnie uruchomienie biosyntezy enzymów odpowiedzialnych za gromadzenie się fitoaleksyn oraz inhibitorów proteinaz; blokują one aktywność proteinaz owadów, którym odcina się w ten sposób dostęp do białek rośliny). Naukowcy stwierdzili, że w ciągu dnia, gdy gąsienice T. ni są najbardziej napastliwe, rzodkiewniki nasilają produkcję hormonu. Okazało się, że rośliny wykorzystują zegar biologiczny do wytwarzania innych związków obronnych, np. zapobiegających infekcjom bakteryjnym.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na łamach Nature poinformowano o stworzeniu pierwszego napędzanego prądem silnika z pojedynczej molekuły. Urządzenie przyda się zarówno w nanotechnologii jak i medycynie.
      Już poprzednio tworzono silniki z molekuł napędzane światłem lub reakcjami chemicznymi, jednak działały one w dużych grupach. Jednocześnie pracowało wiele takich silników. Charles Snykes, chemik z Tufts University mówi, że wynalazek jego i jego kolegów jest o tyle wyjątkowy, iż pozwala na uruchamianie pojedynczych molekuł.
      Molekułę siarczku butylowo-metylowego umieszczono na powierzchni pokrytej miedzią. Za pomocą końcówki dźwigienki mikroskopu elektronowego do molekuły dostarczono ładunek elektryczny i obserwowano jej pracę. Molekuła kręcisię w obu kierunkach z prędkością do 120 obrotów na sekundę. W dłuższym czasie, po uśrednieniu liczby obrotów, zaobserwowano przewagę obrotów w jednym kierunku.
      Doktor Sykes uważa, że po niewielkiej modyfikacji molekuła może zostać wykorzystana do generowania mikrofal lub w roli systemu nanoelektromechanicznego.
      Naukowcy chcą w najbliższym czasie połączyć kilka molekuł w łańcuch i obserwować, w jaki sposób będzie się w nim rozprzestrzeniał ruch obrotowy. Tego typu systemy mogą być w przyszłości używane np. do precyzyjnego dostarczania leków w konkretne miejsca organizmu.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcom z The Scripps Research Institute (TSRI) udało się ukończyć syntezę związku, który może dać początek nowej klasie środków przeciwbólowych. Konolidynę wyizolowano po raz pierwszy w 2004 roku z kory Tabernaemontana divaricata. Roślinę tę wykorzystuje się w tradycyjnej medycynie chińskiej, tajlandzkiej oraz indyjskiej.
      W artykule, który ukazał się w piśmie Nature Chemistry, naukowcy zdefiniowali chemiczne metody pozyskiwania znaczących ilości rzadkiego produktu naturalnego. Dane z badań na modelu mysim pokazują, że syntetyczna konolidyna jest tak skuteczna pod względem usuwania bólu ostrego i zapalnego jak morfina, wywołując przy tym o wiele mniej (jeśli w ogóle) efektów ubocznych.
      Morfina powoduje różne skutki uboczne. Niektóre są po prostu nieprzyjemne, inne potencjalnie śmiertelne. Należą do nich mdłości, chroniczne zatwardzenie, uzależnienie czy depresja oddechowa (stłumienie oddychania).
      W Indiach, Tajlandii i Chinach ekstrakt z liści T. divaricata stosuje się jako środek przeciwzapalny na rany, a korzenie żuje się na ból zęba. Inne części rośliną są wykorzystywane do leczenia chorób skóry oraz nowotworów.
      Pracami nad syntezą konolidyny, które trwały od 2008 r., kierował prof. Glenn Micalizio. Było to konieczne, ponieważ z rośliny nie dało się pozyskać takich ilości substancji, by badać jej właściwości. W końcu zespół doszedł do 9-etapowej metody pozyskiwania konolidyny; punktem wyjścia była łatwo dostępna pirydyna. Później przyszedł czas na ocenę farmakologiczną. Badania prowadzone na gryzoniach w laboratorium prof. Laury Bohn wykazały, że choć konolidyna wykazuje niskie powinowactwo do receptorów opiatowych, działa niemal tak silnie jak morfina. Nowy syntetyczny związek tłumił ból ostry i pochodzenia zapalnego, pokonywał też łatwo barierę krew-mózg i był obecny w stosunkowo dużych stężeniach we krwi oraz mózgu do 4 godzin po wstrzyknięciu. Zwierzęta zachowywały się normalnie i nie były pobudzone.
      Bohn ujawnia, że choć wiadomo już trochę o możliwościach sztucznej konolidyny, nadal nie wyjaśniono sposobów jej działania. Po przejrzeniu ponad 50 [konkretnie 55] prawdopodobnych celów komórkowych nadal nie rozszyfrowaliśmy podstawowego mechanizmu.
      Brak efektów ubocznych stanowi, wg Amerykanów, obosieczny miecz. Brak skutków ubocznych czyni z konolidyny świetną kandydatkę do rozwijania, z drugiej jednak strony skutki uboczne mogłyby coś powiedzieć o działaniu związku na poziomie molekularnym. Syntetyczna konoidyna nie działa na żadne receptory związane z opiatami, a także na receptory głównych neuroprzekaźników.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Powstał pierwszy molekularny silnik, którego efekty pracy można wykorzystać w praktyce. Dotychczas tego typu urządzenia były jedynie ciekawostkami, gdyż nie istniało żadne połączenie pomiędzy nimi a światem zewnętrznym.
      Tymczasem Martin McCullagh, Ignacio Franco, Mark A. Ratner i George C. Schatz z Northwestern University wykorzystali molekułę DNA do zamiany światła w pracę mechaniczną. Wyniki swoich badań opublikowali w Journal of the American Chemical Society.
      Wspomniana molekuła to fragment DNA o strukturze spinki do włosów, w skład której wchodzą dwie pary zasad guanina-cytozyna połączone azobenzenem. Końcówka jednej pary zasad jest przytwierdzona do podłoża, a końcówka drugiej - do dźwigni mikroskopu sił atomowych. To właśnie mikroskop służy za interfejs łączący molekularny silnik ze światem zewnętrznym.
      Urządzenie działa dzięki temu, że azobenzen pod wpływem światła przechodzi izomeryzację, zmieniając się pomiędzy izomerami trans i cis. Jest ona związana ze zmianą kształtu azobenzenu, co prowadzi do poruszania się całego silnika. Proces jest odwracalny, można więc przeprowadzać go wielokrotnie.
      Naukowcy wiedzą, w jaki sposób uzyskać pracę netto z całego systemu. Najpierw molekułę znajdującą się w trybie cis rozciągają za pomocą końcówki mikroskopu sił atomowych, następnie światło zmienia izomer cis w bardziej sztywny izomer trans. Teraz izomer trans jest ściskany do oryginalnej wielkości silnika, po czym drugie źródło światła zmienia strukturę w izomer cis. Jako, że molekuła jest bardziej sztywna podczas jej ściskania niż rozciągania, uzyskujemy pracę netto. Energia włożona w rozciągnięcie jest bowiem mniejsza, niż energia uzyskana ze ściśnięcia.
      Całość działa dzięki indukowanym światłem zmianom w molekule z DNA i azobenzenu. Ze względu na konstrukcję, integralną częścią silnika jest mikroskop sił atomowych. Praca musi być wykonana na molekule i dźwigni podczas rozciągania, a energia jest pozyskiwana w czasie ściskania. Jeśli molekuła jest sztywniejsza w czasie ściskania, uzyskujemy energię netto - mówi Schatz.
      Naukowcy oszacowali pozyskaną energię na maksymalnie 3,4 kcal/mol przy maksymalnej wydajności 2,4%. Można to porównać z 7,3 kcal/mol pozyskiwanej z hydrolizy ATP, która jest głównym źródłem energii dla procesów biologicznych.
      Pozyskaliśmy obiecującą ilość energii, ale prawdziwym celem tych badań jest poszukiwanie nowych sposobów na jej konwersję. Zaproponowany przez nas silnik to punkt wyjścia do dalszych usprawnień. Pozwoli nam on ocenić możliwości maszyn zbudowanych z pojedynczej molekuły. To z kolei jest bardzo ważnym krokiem w kierunku zmiany takich maszyn z naukowej ciekawostki w źródło energii dla procesów odbywających się w nanoskali - dodaje Schatz.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Historycy zmieniają zdanie o alchemikach. Podczas spotkania American Association for Advancement of Science chemik i historyk, Lawrence Principe z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa podkreślał, że dopiero przed 30 laty w Isis, renomowanym piśmie dotyczącym historii nauki, zaczęły pojawiać się artykuły o alchemii. Wcześniej istniał zakaz publikowania na ten temat.
      Zdaniem Principe'a przez wiele dziesięcioleci na złą opinię o alchemikach wpłynęli szarlatani, który w XIX wieku, ubrani w komiczne stroje, zarabiali na naiwnych rzucając zaklęcia czy produkując "cudowne leki".
      Tymczasem alchemię powinno się uznać za prekursorkę nowoczesnej chemii. Co prawda alchemikom nie udało się zamienić ołowiu w złoto, czego oczekiwali od nich władcy chcący zapełnić puste skarbce, jednak mają oni na swoim koncie wiele ważnych osiągnięć.
      William Newman z Univeristy of Indiana twierdzi, że działania alchemików można uznać niemal za technologie chemiczne. Prowadzili oni bowiem eksperymenty, w których sprawdzali różne teorie dotyczące właściwości minerałów czy metali. Alchemicy prowadzili analizy składu metali, rafinowali sole, produkowali szkło, pigmenty, ceramikę, nawozy sztuczne, kosmetyki i lekarstwa. Do ich osiągnięć należy zaliczyć udoskonalenie procesu destylacji, dzięki czemu powstawały silne kwasy służące im później do pozyskiwania metali z rud.
×
×
  • Create New...