Tatsiana, sinu doktoritöö räägib põneva nimega molekulidest - hemikukurbituriilidest. Mis need sellised on?

Hemikukurbituriilid on kurbituriilide perekonda kuuluv põnev makrotsükliliste molekulide grupp. Nimi tuleb ladinakeelsest sõnast Cucurbitaceae, mis tähendab kõrvitsat. Sarnaselt kõrvitsale on ka need molekulid seest õõnsad. Õõnsusesse saab püüda väiksemaid ühendeid ning see teeb hemikukurbituriilidest suurepärased molekulaarsed mahutid. Looduses selliseid molekule ei esine. Need luuakse laborites nii, et neil oleksid kindlaks määratud struktuurilised ja funktsionaalsed omadused. Makrotsüklid moodustavad koos väiksemate ühenditega võõrustaja-külaline komplekse. Nii saame külalismolekulide käitumist kontrollida – näiteks võimaldades nende stabiliseerimist, transporti kindlatesse sihtkohtadesse või nutikate materjalide loomist.

Kuidas sa selle teemani jõudsid ja mis sind selle juures huvitab?

Makrotsüklid – funktsionaalsed supramolekulaarsed retseptorid – on praegu teadusmaailmas väga suure tähelepanu all. Need on nagu molekulaarseid "lukud", mida luuakse kindlate "võtmete" (väiksemate molekulide või ioonide) äratundmiseks ja sidumiseks. Tünnikujulised molekulid on erakordselt mitmekülgsed. Neid saab panna siduma kindlaid ühendeid, näiteks ravimeid või erinevaid saasteaineid selleks, et neid kas tuvastada, transportida või eemaldada. Hemikukurbituriilid on eriti põnevad, sest nad on võimelised moodustama võõrustaja-külaline komplekse väga erinevate anioonide ja väikeste orgaaniliste ühenditega, sealhulgas keskkonnasaasteainetega. Kuid hemikukurbituriilide loomine ei ole lihtne. Suur osa minu uurimistööst keskendus nende sünteesi keerulise mõistatuse lahendamisele. Analüüsisin põhjalikult arvukaid vaheühendeid ja saadusi sisaldavaid reaktsioonisegusid. See aitas mõista, kuidas need molekulid moodustuvad ning optimeerida protsessi paremate tulemuste saamiseks.

Kirjeldad oma töös hemikukurbituriilide mehhanosünteesi. Palun selgita võimalikult lihtsalt, kuidas see protsess toimib ning too välja peamised avastused, mida sa nende sünteesi kohta tegid.

Mehhanokeemia muudab täielikult orgaanilise sünteesi toimimist. Kasutades keemiliste reaktsioonide käivitamiseks mehaanilist energiat kaob vajadus lahustite kui peamise keemiatööstuse jäätmete kasutamiseks. Mehaaniline protsess on võrreldes traditsiooniliste meetoditega puhtam ja jätkusuutlikum. Keskkonnasõbralikkusele lisaks pakub mehhanosüntees ka teisi praktilisi eeliseid nagu lihtsamad seadmed, kiiremad reaktsioonid, suurem selektiivsus ja leebemad tingimused.

Meie uurimisrühm on pühendunud selle innovaatilise lähenemise arendamisele. Minul on olnud võimalus sellesse panustada, analüüsides keerukaid mehhanokeemilisi reaktsioone ja püüdes neid optimeerida. Ühes projektis töötasime välja lahustivaba amideerimisprotokolli, mida õnnestus hemikukurbituriilide keerulises derivatiseerimises edukalt rakendada. Teises uuringus õnnestus meil kokku panna erakordse selektiivsusega monofunktsionaliseeritud makrotsükkel, kombineerides erinevaid ehituskive otse tahkes olekus.

Millised võiksid olla nende molekulide praktilised kasutusvõimalused?

Kuna hemikukurbituriilid moodustavad võõrustaja-külaline komplekse teiste ühenditega, saab neid rakendada molekulide äratundmisel. Seda omadust saab kasutada ühendite tuvastamiseks, transportimiseks, saasteainete eemaldamiseks ja muuks. Meie uurimisrühm on eriti põnevil nende rakenduste leidmise üle keskkonnasaasteainete selektiivseks eemaldamiseks ja funktsionaalsete materjalide disainimiseks.

Oled pärit Valgevenest. Miks otsustasid tulla Eestisse doktorantuuri ja millised on sinu edasised karjääriplaanid?

Valgevenes töötasin vähiravimite teadus- ja arendustegevuse ning kvaliteedikontrolli alal. See on väga oluline valdkond ja töö pakkus mulle ka suurt rahuldust. Siiski tundsin, et tahaksin olla akadeemilise teaduse maailmas ning kasutada oma analüütilise keemia tausta uute ja põnevate nähtuste uurimiseks. Doktorikraadi taotlemine välismaal tundus olevat ideaalne võimalus uusi oskuste omandamiseks, uute väljakutsete vastu võtmiseks ja üldse mugavustsoonist väljumiseks. Eesti jäi silma oma suurepäraste õppeprogrammide ja doktorante toetava keskkonnaga ning mul oli õnne leida koht, mis sobis minu huvidega. 

Doktoriõpingute lõpus pakkus minu juhendaja professor Riina Aav mulle kohta oma uurimisrühmas ning võtsin selle fantastilise võimaluse hea meelega vastu. Nüüd osalen mitmesugustes uute supramolekulaarsete retseptorite, mehhanokeemia, ravimite rohelise sünteesi ja ringmajandusega seotud projektides. Nendes uuenduslikes valdkondades on uskumatu potentsiaal ja ma olen väga põnevil, et saan panustada teadusavastustesse, mis võivad päriselt midagi paremaks muuta.