‘Tıklama kimyası’ ve ‘biyoortogonal kimya’ nedir ve ne içindir?

İsveç Bilimler Akademisi 2001’de William S. Knowles, Ryoji Noyori ve Barry Sharpless’a Nobel Ödülü verildiğini duyurmadan üç ay önce, Sharpless’ın kendisi Click Chemistry dediği şeyin bir incelemesini yayınladı. Geçen Çarşamba, 5 Ekim, Akademi onu bir kez daha Carolyn R. Bertozzi ve Morten Madalyası ile birlikte 2022 Nobel Kimya Ödülü ile ayırt etti.

Bir kişinin iki Nobel ödülü kazanması nadirdir: ünlü Maria Skłodowska-Curie (1903’te Fizik ve 1911’de Kimya), sadece Frederick Sanger (1958 ve 1980’de Kimya), John Bardeen (1956’da Fizik ve Fizik) dışında. 1972) ve Linus Pauling (1954’te Kimya ve 1962’de Paz).

Atık olmadan moleküller oluşturun

2022 Nobel Ödülü, “Lego” blok benzeri bir yaklaşım kullanarak laboratuvarda ve hatta endüstriyel ölçekte moleküllerin hazırlanmasına olanak tanıyan yeni reaksiyonlar geliştiren kimyagerlere verilir.

Bu, belirli bir kimyasal reaksiyonun tanınmasıyla ilgili değil, iki moleküler parçanın herhangi bir yan ürün oluşturmadan bağlanmasına izin veren bir stratejiyle ilgilidir. Bu şekilde, atıkları maksimum düzeye indirerek ve Sürdürülebilir Kimya’nın ilkelerinden biri olan atom ekonomisine uyarak çeşitli moleküler yapılar oluşturulabilir. Yani hazırlanan bileşiklerin saflaştırma adımlarından kaçınarak malzemeyi “israf etme”.

Click Chemistry’nin paradigmatik reaksiyonu, üç nitrojen atomlu bir azidin bir hidrokarbon ile reaksiyona girerek 1,2,3-triazol oluşturmasıdır. Reaksiyon 1893’ten beri biliniyordu ve 1950’lerde diğer Nobel ödüllü araştırmacılar tarafından çalışıldı, ancak kullanımı Morten Meldal (başka bir ödüllü) 2001’de reaksiyonun oda sıcaklığında nasıl yapıldığını keşfedene kadar çok sınırlıydı. Ve neredeyse aynı anda, Sharpless bu reaksiyonu suda gerçekleştirmeyi başardı.

Bu, çok çeşitli alanlardaki uygulamalarla yeni bir çalışma alanı açtı. Örneğin, 4 nanometre büyüklüğünde bir süper molekülün sentezi! – Yazarlara göre “süper top” – yapay bir Ebola virüsü tarafından hücre enfeksiyonunu engelleyen on iki tıklama reaksiyonu ile yaratıldı.

Canlı organizmalarda kimya

Hücrelerdeki şekerlerin yapısını ve işlevini belirlemeye yönelik yöntemler üzerinde çalışan Bertozzi, canlı bir organizmada organik reaksiyonları gerçekleştirmenin mümkün olup olmadığını merak etti. Cevap kocaman bir evet oldu.

Biyolojik sistemlerde kullanılabilecek kemoselektif reaksiyonları tanımlamak için biortogonal terimini getiren kendisiydi. Çevrede meydana gelen biyolojik süreçlere müdahale etmeden veya onlardan etkilenmeden fizyolojik koşullar altında gerçekleştirilebilen reaksiyonlardır. Dikkati, proteinlerin ve hücrelerin yüzeyine bağlanan karbonhidratlar olan glikanlara çevrildi.

Geliştirdikleri reaksiyonların birden fazla uygulaması oldu. Örneğin, Bertozzi durumunda, bazı glikanların tümörleri bağışıklık sisteminden koruyabildiğini ve bağışıklık hücrelerinin “kapatılmasına” neden olabileceğini göstererek, tümör hücrelerinin yüzeyindeki glikanlara odaklandı. Çözüm? Onları savunmasız hale getirmek için tümör hücresinin yüzeyindeki glikanların bağlanmasını kırın.

Sharpless’ın 2001 yılında ödülü ilk kez alması üzerine yaptığı müdahaleyi hatırlatan Akademi, “bu dört övgü sözü, kendisinin, Carolyn Bertozzi ve Morten Meldal’ın temellerini attıkları kimyanın hakkını vermek için gereklidir. Zarif, akıllı, yenilikçi ve kullanışlı olmasının yanı sıra, insanlığa en büyük faydayı da getiriyor”, Alfred Nobel’in vasiyetinde yansıttığı gibi, Nobel Ödülleri’nin verilmesinde her zaman mevcut olan bir fikir.