Robot Kimyagerler Kimyasal Alanları Keşfediyor
Robotik sistemler otonom olarak kimyasal reaksiyonları gerçekleştirebilir ve analiz edebilir.
Glosgow Üniversitesi’nin yeni “robot kimyageri” geleneksel kimyayı kendisi dönüştürürek, kimyasal işlemler ve sıralı spektroskopi yöntemleri birleştirilerek eş zamanlı geri bildirim ve analizi gerçekleştirebiliyor. Bununla birlikte, kimya tecrübesi olamasa da,önceden planlanmış, seçilmiş bileşenlerin sentezini, kimyasal kompleks ve çeşitliliği içeren ürün üretmeyi amaçlıyor.
Lee Cronin önderliğindeki robot geliştiren grup, bu projedeki amacımız “Molekülün yerine reaksiyonu izleyen bir robot yapmak” dedi. Eğer model daha kapsamlı olarak uygulanabilirse sadece yeni moleküller değil, yeni reaktifler ve yeni reaksiyon dizileri elde edilebilecek.
Fiziksel olarak, bu robotların oluşturduğu serilerin şırınga pompaları, reaktör dağıtım boruları ve iki enstrüman ard arda sıralı (IR- kütle spektrometreleri ) bunların hepsi özel olarak tasarlanan yazılımlar ile bağlanıyor.Bir kez değiştirildiğinde ve reaktifler temin edildiğinde, artırımlı basamaklara dayanan reaktivite taraması başlatılabilir. Dört potansiyel reaktif ile başlanarak, her biri üç reaksiyon dağıtım borusundan geçerek test edilir. Her reaksiyondan sonra IR spektrum alınarak, ilk substratın spektrumu ile karşılaştırılır. Bu kıyaslamada “ reaksiyon seçim değeri (RSI) ” belirlenir. Potansiyel kombinasyonların hepsi test edilir, yüksek RSI değeri ile eşleşen seçilerek bir sonraki adıma geçilir, burada proses tekrarlanır.
Coronin ve meslektaşları, sistemde çekirdek molekül 1,3-siklopentadien kullanıldığını gösterdi. Özellikle 3 temel adımdan geçebilme yeteneği için seçildi; Diels-Alder reaksiyonu, indirgeyici aminasyon ve amid oluşumu. Bu reaksiyonlar artan kompleksliği önlemek amacıyla seçildi. Her adım algoritma için zorlu bir artış sağladı ve moleküler bazda karakteristik özellikleri araştırmayı amaçlayan, geleneksel çalışmaları takip etmek yerine molekülün potansiyel reaktivitesine odaklanılmasına yardımcı olundu.
Reaktivitenin yollarını tam olarak belirlemek için, robotik kimyagerler, üç farklı sıcaklık ve ortam sürelerinde deney serilerini gerçekleştirdiler. Tüm bu koşullarda, sistemin en reaktif yönteme yönelik, doğru ve güvenilir sonuçlar verdiği gözlenmiştir. Bu doğruluğun belirlenmesi, robot kimyagerin, giderek artan kompleks reaksiyonları gerçekleştirme potansiyeli ile ilgili daha fazla araştırma yapılmasını sağladı. Coronin “İlk deneylerimizden birinde, programlama olmadan, kimyasal alan keşfi ve karmaşıklığı aradık. Bence reaktifler biraraya getirilip reaktivite incelendiğinde gerçekten ilginç bir noktaya gelinebilir” dedi.
Manchester Üniversitesi’nden Ross King “bu tür otomatk sentezleri ilaç tasarımlarıyla birleştiren çok fazla ticari sürüm ve gelişmeyi sağlayan bir çok sebep var. Kimya ve bilgisayar bilimlerinin her ikisi için de donanım ve yazılım olarak devam eden gelişmeler gibi” dedi. Ross King de reaksiyonlara otonom tepki verebilen bilim insanı geliştirdi. Coronin bu teknolojinin geleceği için iyimser, tek sorunun kimyagerlerin önyargası ile pratik sıvı ve malzeme kullanımı olduğunu belirtti.
Kaynak: chemistryworld.com
