Twee onafhankelijke chemische doorbraken hebben een overvloed aan deuren geopend die voorheen gesloten waren voor medicijnontwikkelaars en kankeronderzoekers.

De ontdekkingen, waarbij nieuwe materialen werden toegevoegd aan een voorheen onstabiele chemische steiger en moleculen werden gebouwd op de "pigmenten van het leven", zal ook nieuwe mogelijkheden bieden aan moleculaire ingenieurs, materialen en computerwetenschappers, en energieonderzoekers.

Een eenvoudige oplossing zoeken

In het eerste geval, wetenschappers hebben een decennia-oude uitdaging opgelost door nieuwe hulpmiddelen te ontwikkelen voor een synthetisch (door de mens gemaakt) molecuul - cubaan - dat veel wordt gebruikt in de farmaceutische industrie. Cubaanse moleculen bestaan ​​uit acht koolstofatomen die op de hoeken van een perfecte kubus zijn gerangschikt. Maar ondanks de eenvoud van de vorm, moderne scheikunde heeft tot nu, had het erg moeilijk met zijn unieke reactiviteit. Door te ontcijferen hoe deze inherente reactiviteit te omzeilen, de deur staat nu open voor medicijnontwikkelaars om nieuwe, meer diverse therapieën van Cubane en zijn derivaten.

De wetenschappers werden geleid door een team van de School of Chemistry van Trinity College Dublin. Hun ontdekking werd onlangs gepubliceerd in het internationale tijdschrift Chemie – Een Europees tijdschrift , waarin het voorkomt als een VIP-papier en op de voorkant van het tijdschrift.

Een team van zes onderzoekers onder supervisie van Professor of Organic Chemistry aan Trinity, Mathias O. Senge, ontdekte hoe de inherente reactiviteit van de Cubaanse kern te omzeilen, terwijl Senior Research Fellow, Dr Bernhard, en de andere teamleden vulden in wezen de lege Cubaanse gereedschapskist, waardoor ze nieuwe verbindingen konden maken en belangrijke restanten op de Cubaanse steiger konden maken.

Professor Senge zei:"Ik daag mijn studenten vaak uit om buiten de kaders te denken, dus ik was echt verrast toen ze het idee presenteerden om binnen de kaders te denken. het is de schijnbare eenvoud van de Cubaanse kern die echt ten grondslag ligt aan de impact van de huidige prestatie."

"We hebben een structureel unieke bouwsteen die tot nu toe door de meeste synthetische chemici is verwaarloosd, juist omdat deze kubus zo moeilijk is om mee te werken. Echter, met groot risico komt grote beloning. Ik ben verheugd met ons huidige succes en geïntrigeerd over de wegen die het zal openen op gebieden variërend van de ontdekking van nieuwe medicijnen tot de generatie van computerchips in de 21e eeuw!"

"De resultaten van deze langdurige, fundamenteel onderzoeksproject zal de komende jaren aanzienlijke voordelen hebben, aangezien we nu een grotere verscheidenheid aan op maat gemaakte verbindingen kunnen bereiden. We zijn erg dankbaar dat we continue langetermijnfinanciering hebben ontvangen van Science Foundation Ireland om dit werk te ondersteunen, zonder welke we deze belangrijke ontdekking niet zouden hebben gedaan."

De pigmenten van het leven opnieuw configureren

Een andere groep wetenschappers, ook onder leiding van professor Senge, onlangs ontdekt hoe porfyrines opnieuw kunnen worden geconfigureerd, de "pigmenten van het leven", die lange tijd onbenut potentieel hebben gehad als nuttige spelers op het gebied van kankertherapie, zonne energie, en materiaalkunde.

In de natuur, porfyrines zijn verantwoordelijk voor de groene kleur van bladeren en de rode kleur van bloed. Al hun functionaliteit is gebaseerd op dezelfde chemische kernstructuur:vier kleinere ringen verbonden met één grotere ring, met een kleine holte in het midden. De meeste van hun functies in de natuur (fotosynthese, zuurstoftransport) ontstaan ​​wanneer ze verschillende 'gastmetalen' (magnesium, ijzer, kobalt, nikkel) in het midden van het molecuul. Verschillende metalen activeren verschillende functies in deze 'metalloporfyrinen'.

Het vijfkoppige onderzoeksteam ontdekte dat door overbevolking van de grote porfyrinering, ze zouden het kunnen dwingen om binnenstebuiten te keren en te veranderen in een vorm die lijkt op een zadel. belangrijk, deze kleine truc stelde hen in staat om de speciale eigenschappen van de voorheen ontoegankelijke kern te benutten.

Professor Senge en zijn team werkten nauw samen met Professor Stephen Connon, een expert op het gebied van organokatalyse in de achtervolging, en publiceerden onlangs hun werk in toonaangevend internationaal tijdschrift Chemische communicatie , met de studie op de voorkant.

Professor Senge zei:"Door de porfyrinekern te buigen, dachten we dat we gebruik zouden kunnen maken van de voorheen begraven functionaliteiten door de porfyrine als katalysator te gebruiken."

"Een katalysator is een verbinding die andere moleculen aantrekt en omzet in nieuwe entiteiten en katalytische processen vormen de kern van chemie en natuur, ze zijn dus van groot industrieel en commercieel belang. De ontdekking dat deze metalloporfyrinen fungeren als efficiënte metaalvrije katalysatoren opent nu nieuwe horizonten voor deze natuurlijke pigmenten. Spoedig, we hopen porfyrines op maat te maken volgens specifieke vereisten en onze rationele ontwerpbenadering te gebruiken voor verschillende toepassingen in de chemie, biochemie, natuurkunde en daarbuiten."