Maskinsømmer Komplekse molekyler ved berøring av en knapp


Burke har tilbrakt år å utvikle de viktigste byggesteinene, et bibliotek med organiske syremolekyler som inneholder bor, kalt MIDA-boronater. Syntetiserende komplekse molekyler er en beryktet fiendish kunst - og en daglig trening for mange kjemikere. Men Marty Burke, en kjemiker ved University of Illinois i Urbana-Champaign, sier at han har funnet en måte å lage en maskin som stikker molekylene sammen med et tastetrykk. &q

Burke har tilbrakt år å utvikle de viktigste byggesteinene, et bibliotek med organiske syremolekyler som inneholder bor, kalt MIDA-boronater.

Syntetiserende komplekse molekyler er en beryktet fiendish kunst - og en daglig trening for mange kjemikere. Men Marty Burke, en kjemiker ved University of Illinois i Urbana-Champaign, sier at han har funnet en måte å lage en maskin som stikker molekylene sammen med et tastetrykk.

"Vi kunne bringe syntesekraften til ikke-spesialister, " sier Burke. I hans system, beskrevet i dag i Science, styrer en datamaskin et system med pumper og sprøyter for å presse rundt løsninger som inneholder forbindelser som kan klippes sammen som byggeklosser for å lage et bredt utvalg av større, mer kompliserte molekyler.

Burke har tilbrakt år å utvikle de viktigste byggesteinene, et bibliotek med organiske syremolekyler som inneholder bor, kalt MIDA-boronater. Disse forbindelsene - nå kommersielt tilgjengelige - er utformet for å ha kjemiske grupper i hver ende som lett kan reagere med hverandre. Ved å kombinere de riktige byggeblokkene i riktig rekkefølge, hadde Burke allerede rapportert at det er mulig å lage et bredt spekter av annerledes formede større molekyler.

Bare å bruke pumper og sprøyter til å bevege seg rundt forbindelser - en prosess som kalles flytkjemi - er ikke nok for full automasjon. Vanligvis trenger manuell rensingsreaksjon etter at to byggeklosser er klippet sammen: uønskede biprodukter og urenheter må vaskes bort, og det vellykkede sømte nye molekylet må hentes for videre reaksjon med en annen byggestein. Men Burkes team fant også en måte å automatisere rensingstrinnet også: De nylig reagerte MIDA-boronatene holder seg til silikagel, noe som gjør det enkelt å vaske andre kjemikalier bort. Så, ved å legge til et annet løsningsmiddel, kalt tetrahydrofuran (THF), fant Burke at det var mulig å vaske av MIDA-boronatene separat for fremtidige reaksjoner. "Hele prosessen fra begynnelse til slutt blir utført av en maskin, " sier Burke.

"Hvis det ikke var for det THF-elueringstricket, vet jeg ikke hvordan dette kunne vært automatisert, " sier Derek Lowe, en industriell kjemiker og blogger, som er basert i Boston, Massachusetts.

Syntese av rote
Kjemikere har allerede automatisert prosessen med å lage peptider (kortkjede proteiner som består av aminosyreblokk): En harpiks holder seg fast i en voksende peptidkjede, og ubehandlede byggeblokker vaskes ganske enkelt bort. Men peptidsyntese er et mye enklere problem å løse: et begrenset utvalg av aminosyrerester er koblet sammen i en rett linje. Burkes varierte byggeklosser kan gjøre kompliserte molekyler som har grener og ringer.

"Det mekaniske aspektet av det er ikke den delen jeg er mest begeistret for, " sier Lowe. For ham er spranget til å tenke på kjemisk syntese som bare å kutte sammen det samme settet av modulære byggeklosser konseptuelt mer interessant.

"Vi syntetiske organiske typer er så vant til å tenke på alle komplekse molekyler som et helt nytt landskap, et nytt fjell å klatre, " sier han. "Jeg tror det er på tide at organisk syntese blir et middel til andre ender, og for det å Skje, mye av det må bli rutine. "

Bartosz Grzybowski, en kjemiker ved Ulsan National Institute of Science and Technology i Sør-Korea, sier at Burkes system vil være nyttig for narkotikaforskning, der store biblioteker av nye molekyler blir screenet for deres sykdomspotensialpotensial, "det ville vært flott for pharma, sier han. Selv om det er 200 kommersielt tilgjengelige MIDA-boronater, spør Grzybowski om det alltid vil være akkurat den riktige typen kombinasjon for å lage et bestemt molekyl av interesse.

Lowe sier at byggeklossene dekker ganske mange mulige molekyler, men faller langt fra å dekke alt en kjemiker kanskje vil syntetisere. "Dette kommer ikke til å være en" lage noen organisk sammensatt "maskin, " sier han. "Men ingen forventer en slik ting. Det kan være en fantastisk måte å lage en definert serie av forbindelser på."

Burkes maskin vil ikke nødvendigvis komme til et kjemisk laboratorium nær deg når som helst snart. Nøkkelteknologi for automatiseringen er patentert og utelukkende lisensiert til et selskap, Revolution Medicines i Redwood City, California, som Burke medgrunnlegger. Revolutionens ledende ekspeditør, Mark Goldsmith, sier at det neste trinnet vil innebære å investere i å utvikle beviskonseptet som Burke har skapt i sitt laboratorium, og se hvordan det kan hjelpe dem med narkotikaforskning. I fremtiden sier Goldsmith at selskapet kan se på partnerskap med andre bedriftspartnere.

Denne artikkelen er reprodusert med tillatelse og ble først publisert 12. mars 2015.

"Jesu evangeliums ektemann" vist å være ekte i testSecretive Bezos-Funded Group avslører Spacecraft Plan DetaljerGiant Antarctic Ice Shelf Crack truer med å bli et massivt isbergHurtigvoksende hav som er satt for å frigjøre varme inn i atmosfærenNye EPA-bensinregler hjelper presidentens klimagruppeVellykket malariavaksine viser også effektive hos spedbarnForskere lager ny solcelle4 nye innovasjoner for å energisere verden