العلماء يطورون طريقة من خطوة واحدة لتحضير سلائف العقاقير

تمّ اكتشافُ طريقةٍ من خطوةٍ واحدةٍ لصنع سلائفَ جزيئيةٍ محمّلةٍ بالنتروجين لإعداد العقاقير وغيرها من الجزيئات الفعّالة حيوياً (والسلائف هى الموادُّ الأوليةُ لتصنيع موادِّ أخرى)، وذلك من قِبل باحثين في جامعة رايس والمركز الطبي الجنوبي الغربي لجامعة تكساس (مركز UTSWMC)، وجامعة بريغهام يونغ Brigham Young.

من خلال البحثِ المعلَنِ عنه في شهرِ أيلولَ من العامِ الحاليّ 2016 في دوريةِ "العلوم Science"، سوف يتم تبسيطُ وخفضُ تكلفةِ تخليقِ أو تصنيعِ المجموعاتِ الوظيفيةِ الرئيسيةِ التي تحتوي على النتروجين والمستخدمةِ في المستحضراتِ الصيدلانية.

وأفاد الباحثون أنّ هذا البحثَ سيسهّل أيضاً من عملية تصميمِ المنتجاتِ الكيميائيةِ المستخدمةِ في مجال الزراعة (من مبيداتٍ حشريةٍ وما شابهَها)، وكذلك الموادِّ الوظيفيةِ والمنتجاتِ الطبيعيةِ الفعّالةِ حيوياً.

تنطوي هذه التقنيةُ على تصنيعِ جزيئاتِ الأميناتِ الحرةِ، وهي مركّباتٌ تحتوي على ذرةٍ واحدةٍ أو أكثرَ من النِتروجين، وتعتبَر ضروريةً لعمليات الاستقلاب (أو التمثيل الغذائي).

وتعتبرالأميناتُ العطريةُ المتحدةُ مع شظايا جزيئيةٍ مستقرةٍ (تسمى الحلقاتِ العطريةَ) هي القاعدةُ البنيويةُ في أكثر من ثلثِ المركباتِ المرشّحةِ لتُستخدمَ كعقاقير.

تلعب ذراتُ النِتروجين دوراً هاماً ليس فقط في إعطاءِ القطبيةِ للجزيئاتِ، ولكنها أيضاً تساعد في ربطِ جزيئاتٍ مثل البروتيناتِ والإنزيمات. هذا هو السببُ في أنك ترى وفرةً من ذراتِ النيتروجين في المركباتِ النشطةِ حيوياً، وخاصةً في المكوّناتِ الدوائيةِ الفعالةِ التي تُستخدم في الأدوية، حيث أنها تحتاج للتفاعلِ مع النظُم البيولوجية.

كان هذا الإنجازُ هدفاً بعيدَ المنالِ لسنواتٍ عديدةٍ أمام الكيميائيين، حتى نجح الفريقُ البحثيُّ في جعلِه حقيقةً.

يوجد طلبٌ كبيرٌ على تخليقِ هذه الأميناتِ العطريةِ بسرعةٍ وكفاءةٍ، وقد حاول العلماءُ منذ عشراتِ السنين الحصولَ على المركبات الأمينيةِ العطريةِ عن طريقِ تصنيعِها باستخدامِ المحفّزاتِ (catalysts) المحتويةِ على المعادن الانتقالية (والتي تُستخدم غالباً لتسريعِ التفاعلاتِ الكيميائية)، ولكنّ نواتجَ المركباتِ الأمينيةِ العطريةِ الحرةِ ترتبط بسهولة إلى هذه المحفّزاتِ المعدنيةِ، وبالتالي من الممكن أن تسمّمَ الناتجَ وتجعله غيرَ صالح. والهدفُ على المدى الطويل من الباحثين هو تصميمٌ مبسّطٌ وآمنٌ للكيمياء الأمينيةِ مع تجنبِ استخدامِ المعادنِ الانتقالية.

ما زالت العمليةُ الجديدةُ تستخدم عاملاً حفّازاً من المعادنِ الانتقاليةِ، وهو معقدُ "ديرهوديوم"Dirhodium complex"، الذى يحفز على نحو فعال على الإدخال المباشر لمجموعات ألكيل-أمينو غير المحمية في الحلقات العطرية.

هنالك الكثيرُ من الطرق المعتمَدةِ لتحضير الأميناتِ العطريةِ الحرةِ التي تستخدم في العقاقير والمواد الفعالة حيوياً، لكن لم يكن أيٌّ منها بسيطاً، حيث أنّ العمليات الأكثر كفاءةً منها حتى اليوم تحتاج على الأقل ثلاثَ مراحلَ للتصنيع. وعند تصنيعِ أيِّ مادةٍ بمراحلَ متعددةٍ تتم خسارةُ موادّ أخرى في كلِّ مرحلة. لذلك وفقاً للطريقة الحديثةِ نجح فريقُ العلماءِ بالحصول على السرعةِ والكفاءةِ والإنتاجيةِ العاليةِ للمواد في آنٍ معاً، لأنك بكل بساطة ستحصل على المركب المطلوبِ في خطوةٍ واحدة.

ويؤكد الفريقُ البحثيُّ أنّ أيَّ شيءٍ يمكنك القيامُ به للتعجيلِ في إدخالِ النيتروجين في هذه الجزيئاتِ والتقليلِ من تكلفةِ الإنتاجِ سيكون مفيداً لتطوير الأدويةِ وخفضِ تكاليفها.

حتى الوقت الحاضر اعتاد الكيميائيون على الاعتمادِ على طرقٍ ملتويةٍ للحصول على هذه المركباتِ النِتروجينية، وإنّ ما حققه الفريقُ البحثيُّ هو الوصولُ مباشرةً إلى الناتجِ في خطوةٍ واحدةٍ أكثر كفاءةً بكثيرٍ من الطرق البديلة.

وبعيداً عن مجال العقاقيرِ الدوائيةِ فأيُّ شخصٍ مهتمٍّ في تبسيطِ عملية تصنيع تلك المركباتِ المعقّدةِ التي تحتوي على النتروجين، لديه الآن عمليةٌ من خطوةٍ واحدةٍ وتُجرى في قارورةٍ واحدة، مثلَ الشركاتِ العاملةِ في مجال الكيمياءِ الزراعيةِ وشركاتِ اكتشافِ الأدويةِ أو تلك المختصّة بإنتاج المواد الكيميائية التي تتطلب دقة في تصنيعها، جميعهم ستكون هذه العمليةُ الجديدةُ مثيرةً للاهتمام بالنسبة لهم.

المصادر:

هنا

هنا