Taltechi supramolekulaarse keemia labori uurimisrühmal eesotsas professor Riina Aavaga ilmus väljaandes ACS Sustainable Chemistry and Engineering teadusartikkel mehhanokeemia kasutamisest „Mechanochemical Synthesis of Amides with Uronium-Based Coupling Reagents: A Method for Hexa-amidation of Biotin[6]uril“.

Mehhanokeemia on keemiaharu, mis uurib mehaaniliste mõjutuste toimel tekkivate muutuste mõju keemilistele reaktsioonidele. Kuna need reaktsioonid toimuvad tahkes faasis ja pole vaja kasutada toksilisi jääke tekitavaid lahusteid, on sellest saamas üha olulisem keemiaharu eelkõige nn rohelise, jätkusuutliku tehnoloogia valdkonnas.

Artikli üks autoritest, TalTechi keemiaprofessor Riina Aav: “Meie supramolekulaarse keemia labori uurimisrühm on praegu Eestis selles vallas üks tegusaim, kus uuritakse süvitsi mehhanokeemilise meetodi kasutusvõimaluste laiendamist keemiatööstuses. Keemikutena näeme selles meetodis head lahendust eelkõige keskkonnasõbraliku sünteesimismeetodina. Sisuliselt tähendab see seda, et kemikaale on võimalik toota nüüdsest hoopis kiiremini ja sootuks jääkainete vabalt“.
 

25% keemiatööstuses toodetavatest ravimitest sisaldab amiidsidet. Selliste ravimitena on tuntud näiteks südameveresoonkonna haiguste vastane ravim (atorvastatin  ehk Lipitor®), valuvaigistid (Ibuprofeeni analoogid), antibiootikumid (penitsilliin ja klooramfenikool ehk Oftan Akvakol) ning ka vähiravimid (metotreksaat ja muuhulgas ka terapeutilised peptiide rühma kuuluvad ravimid karfilsomiib (KYPROLIS)). Traditsiooniliselt on seni keemiatööstuses toodetud selliseid ravimeid lahusteid kasutades. Mehhanokeemilise protsessi kasutamine on sisuliselt aga keemiliste ainete jahvatamine lahusteid vajamata. See omakorda tähendab aga, et tekkimata jäävad ka nn lahustipõhisele tootmisele iseloomulikud toksilised jääkained ning lisaks saab kogu protsess toimuda ka kümneid kordi kiiremini (vajalik toimeaine luuakse näiteks senise ööpäeva asemel tunniga).

„Sooviks rõhutada, et tulemuse saavutamiseks saime asendada ka seni kasutusel olnud orgaanilised reagendid anorgaanilisega, sest mehhanokeemia ei vaja komponentide lahustamist. Nii vähendasime veelgi süsiniku jalajälge. Uurisime ka mehhanokeemilise protsessi mehhanismi, ning saadud tulemuste põhjal saab kinnitada, et ravimite tootmiseks hädavajalike amiidide ja peptiidide tekkel toimib sarnane reaktsioonirada nagu meie organismis valkude tekkimisel. Samas on see, meie kunstlik süsteem, oluliselt lihtsam; vajalikud algained vaid jahvatatakse ja saadud tahke produkt pestakse veega läbi,“ selgitab artikli kaasautor, vanemteadur Dzmitry Kananovich.

Tulemuseks on kiirem ja samas palju keskkonnasõbralikum keemiline protsess, võrreldes nn lahustipõhise meetodiga. Lisaks saab seda meetodit rakendada ka uute retseptormolekulide biotiinuriilide valmistamisel, mida teadlased plaanivad kasutada „keemiliste ninadena“, et rakendada neid jääkaineid püüdvate molekulaarsete mahutite loomisel.

„Väljatöötatud meetod peaks olema suurepärane uudis keemia- ja farmaatsiatööstusele, kes on huvitatud jätkusuutlikest ja jääkainete-vabadest keemiatehnoloogilistest lahendustest mitte ainult ravimite, vaid ka toidulisandite, puhastusvahendite ja muude produktide tootmiseks. Meie uurimisrühm on ka Euroopa komisjoni poolt rahastatud  teadusvõrgustiku „Mechanocemistry for Sustainable Industry“ liige, mis tagab loodetavalt juba lähiajal ka mehhanokeemiliste meetodite praktilise rakendamise keemiatööstuses“, lisab Riina Aav.

Allikas ACS Sustainable Chemistry „Mechanochemical Synthesis of Amides with Uronium-Based Coupling Reagents: A Method for Hexa-amidation of Biotin[6]uril“ 06.10.2020 http://dx.doi.org/10.1021/acssuschemeng.0c05558 

Lisainfo: TalTechi keemia osakonna professor Riina Aav, riina.aav@taltech.ee

Kersti Vähi, TalTechi teaduskommunikatsiooni spetsialist