Een nieuw systeem dat in staat is woorden op verzoek automatisch in moleculen om te zetten, zal de digitalisering van de chemie mogelijk maken, wetenschappers zeggen.

Onderzoekers van de School of Chemistry van de Universiteit van Glasgow, wie het systeem heeft ontwikkeld, beweren dat het zal leiden tot de oprichting van een "Spotify voor chemie" - een enorme online opslagplaats van downloadbare recepten voor belangrijke moleculen, waaronder medicijnen.

De oprichting van een dergelijk systeem zou ontwikkelingslanden kunnen helpen gemakkelijker toegang te krijgen tot medicijnen, efficiëntere internationale wetenschappelijke samenwerking mogelijk te maken, en zelfs de menselijke verkenning van de ruimte ondersteunen.

Het Glasgow-team, onder leiding van professor Lee Cronin, hebben de basis gelegd voor digitale chemie met de ontwikkeling van wat zij een 'chemische verwerkingseenheid' noemen - een betaalbare robotchemicus op desktopformaat die in staat is om het repetitieve en tijdrovende werk van het maken van chemicaliën te doen. Andere robotchemici, gebouwd met verschillende besturingssystemen, zijn ook elders ontwikkeld.

Tot nu toe, die robotchemici hebben een enorme hoeveelheid programmering nodig van hun menselijke tegenhangers, met gedetailleerde instructies. Het probleem is dat er momenteel geen standaard programmeertaal is voor scheikunde, wat betekent dat programma's die voor één robot zijn gemaakt, niet werken op een ander type.

In een nieuw artikel gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap , de Glasgow-onderzoekers beschrijven een universele benadering van het digitaliseren van chemie, inclusief een programmeersysteem dat de overgrote meerderheid van de inspanning die nodig is om de robots te programmeren zou kunnen wegnemen.

Ze hebben een manier gevonden om nieuwe instructies voor robotchemici te creëren door gebruik te maken van de kracht van natuurlijke taalverwerking. Ze ontwikkelden een computerprogramma genaamd SynthReader om door wetenschappelijke artikelen te bladeren en secties te herkennen die procedures voor organische en anorganische chemische synthese schetsen. Synthreader breekt deze procedures automatisch af tot eenvoudige instructies en slaat ze op in een formaat dat het team Chemical Description Language noemt, of XDL, wat een nieuwe open source-taal is voor het beschrijven van chemische en materiële synthese.

Die XDL-bestanden zijn chemische instructies die in principe in elke chemische robot kunnen worden gelezen. Het team bouwde een gebruiksvriendelijke interface genaamd ChemIDE om te integreren met elk robotchemisch systeem en om de XDL-instructies om te zetten in chemicaliën. De enige menselijke input die nodig is, is ervoor te zorgen dat de apparatuur die de robot nodig heeft om de moleculen te maken, correct is opgesteld.

Het artikel beschrijft hoe het team hun systeem gebruikte om wetenschappelijke artikelen te scannen en 12 verschillende moleculen te produceren met behulp van hun chemische verwerkingseenheid. inclusief het pijnstillende lidocaïne, de Dess-Martin periodinaan oxidatie reagens, en het fluoreringsmiddel AlkylFluor.

Professor Lee Cronin, Regius hoogleraar scheikunde aan de Universiteit van Glasgow, zei:"Wat we hebben kunnen doen met de ontwikkeling van onze 'Chemical Spotify' is vergelijkbaar met het rippen van een compact disc naar een MP3. We nemen informatie die is opgeslagen in een fysiek formaat, in dit geval een wetenschappelijk artikel, en haal alle gegevens eruit die we nodig hebben om een ​​digitaal bestand te maken dat op elk systeem kan worden afgespeeld, in dit geval elke robotchemicus, inclusief ons robotsysteem dat een orde van grootte lagere kosten heeft dan elke andere vergelijkbare robot. We hopen dat het systeem dat we hebben gebouwd de mogelijkheden van robotchemici enorm zal uitbreiden en de creatie van een enorme database van moleculen mogelijk zal maken, ontleend aan honderden jaren aan wetenschappelijke artikelen. Ons systeem, die we Chemify noemen, kan XDL-bestanden lezen en uitvoeren die door gebruikers zijn gedeeld. Door dat soort kennis rechtstreeks in handen te geven van mensen die toegang hebben tot robotchemici, kunnen artsen in de toekomst medicijnen op aanvraag maken. Het zou zelfs kunnen betekenen dat toekomstige bemande missies naar Mars ruwe chemische materialen met zich mee zouden kunnen nemen en daar op de rode planeet alles kunnen maken wat ze nodig hebben."