Новый метод разделения зеркальных молекул может упростить производство лекарств

Представьте, что молекулы — это зеркальные двойники, которые могут лечить или, наоборот, вредить. Ученые из Иллинойса придумали, как «включать» и «выключать» ловушку для нужного из них с помощью электричества — теперь разделять лекарства стало проще и чище.

Зеркальные молекулы, или энантиомеры, выглядят одинаково, но действуют по-разному — словно правша и левша в мире химии

Источник: Unsplash

В новом исследовании, опубликованном в Journal of the American Chemical Society, ученые из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне представили инновационный метод разделения энантиомеров — пар молекул, которые являются зеркальными отражениями друг друга.

Эти молекулы составляют более половины всех одобренных FDA лекарств, применяемых сегодня для лечения рака, неврологических заболеваний и артрита. Разделение энантиомеров крайне важно, так как эффекты двух зеркальных форм могут сильно отличаться: один энантиомер может лечить, а другой вызывать неприятные симптомы.

Поли-SeOxF: SEM (серый) и EDS-картирование (железо (красный), селен (синий), кремний (синий) и азот (желтый))

Источник: Journal of the American Chemical Society

Традиционные методы разделения энантиомеров сложны и часто связаны с большими затратами и экологическими проблемами из-за обилия химических отходов. Исследователи сосредоточились на разработке хирального интерфейса, то есть среды с асимметричной молекулярной структурой, способной распознавать и избирательно захватывать один из энантиомеров.

Ключевым достижением стало создание электросенситивных полимеров на основе ферроцена — молекулы, способной принимать и отдавать электроны, что позволяет включать или выключать процесс разделения с помощью электричества.

Поли-MeOxF: SEM (серый) и EDS-картирование (железо (красный), селен (синий), кремний (синий) и азот (желтый))

Источник: Journal of the American Chemical Society

В работе ученых впервые применены полимеры с планарной хиральностью, когда асимметрия расположена в двумерной плоскости, что обеспечивает более высокую селективность по сравнению с традиционными методами.

Эксперименты показали, что с помощью нового подхода можно отделять целевой энантиомер с чистотой до 99%, что существенно повышает эффективность производства лекарств и снижает экологический след.

Точное разделение энантиомеров помогает создавать безопасные и эффективные лекарства для борьбы с раком, неврологическими заболеваниями и артритом

Источник: Unsplash

Кроме того, электрохимическое управление процессом позволяет сокращать количество растворителей и химических отходов, делая метод более устойчивым и экологичным. В будущем технология может быть расширена для разделения различных ценных молекул и фармацевтических соединений.

Разбираясь с загадками хиральности в химии, нельзя не взглянуть на то, как это свойство влияет на мир частиц и даже на вселенную в целом. Об этих удивительных проявлениях асимметрии в природе вы можете узнать подробнее в одном из недавних материалов.