Kendiliğinden Devam Eden Kimyasal Reaksiyon Döngüleri İlaç Üretiminde Devrim Yaratabilir

Uzmanlar, kimyasal üretimin daha verimli ve çevre dostu bir yöntemi olan kendi kendini devam ettiren reaksiyon döngüsü oluşturdular. Akıştaki enzimleri kullanarak bir dizi reaksiyon döngüsüyle kimyasalları daha verimli üretiyorlar.

Nottingham Üniversitesi’ndeki uzmanlar, kimyasal üretimin daha çevre dostu ve daha verimli bir yöntemi olan kendi kendini devam ettiren reaksiyon döngüsü oluşturdular.

Sürekli reaksiyonlarda kendiliğinden devam eden kapalı-döngü multienzim aracılığı ile aminlerin alkollere dönüşümü Nature Catalysis’te yayınlanmıştır, Nottingham Üniversitesi’nden Dr. Francesca Paradisi ve Martina Contente, akıştaki enzimleri kullanarak bir dizi reaksiyon döngüsüyle kimyasalları daha verimli bir şekilde üretmektedir.

Bu reaksiyonlar çevresel atıkları azaltır, kendi kendine devam eder ve son ürünün daha yüksek niteliklerini üretir.

Hareketsiz enzimler ve taşıyıcı çözelti ile sarılmış bir dizi ‘kolon’ olarak kullanılan akıştaki enzimler, reaktifleri içeri, ürünleri dışarı olacak şekilde normal grup reaksiyonlarından çok daha hızlı reaksiyon hızlarıyla dolaşım sağlar.

Kimya Okulu Biyokataliz ve Enzim Mühendisliği bölümünde Doçent olan Dr Paradisi, suyun genellikle enzim aracılı kimyasal reaksiyonların gerçekleşebileceği ortam olarak kullanıldığını, ancak sürecin sonunda atıkların elden çıkarılmasında bir sorun olduğunu açıkladı.

“Suyunuz, gerçekleşmiş olan karmaşık dönüşümden kaynaklanan kimyasal moleküller ile bir şekilde kirlenmiş durumdadır, bu yüzden kanalizasyona dökmek çevre dostu değildir. Kirlenmiş su ile uğraşmak çok pahalı olabilir.’’dedi.

“Oluşturduğumuz döngü ile suyun geri dönüşümü sağlanır, üretilen yan ürünler sürekli olarak çıkarılır ve süreç boyunca geri kazanılır ve temiz su yine tepkime reaktifleri için taşıyıcı olarak kullanılır.”

Reaksiyon zinciri, kendini sürekli kılan bir döngü içinde oluşturulmuştur ve sürecin her aşamasında manüel müdahale gerektirmeden ürünlerin üretildiği, arıtıldığı ve izole edildiği bir döngü meydana getirmiştir.

Dr Paradisi “Su akışında, daha az değerli olanlar arasında değerli ürünler üreten bir musluğa sahip olduğunuzu ve istediğiniz ürünü filtreleyen bir elek olduğunu düşünün” dedi.

“Sonra bu musluğun suyu geri dönüştüren bir çeşme üzerine monte edilebileceğini düşünün, şimdi su ve daha az değerli ürünlerin (hala değerlidir) asla kaybolmadığını biliyoruz, onlar sadece değerli moleküllerin taşıyıcısı gibi davranırlar.

“Bu sadece verimliliği arttırır ve size zaman kazandırmaz, bu sıfır atık meydana getiren bir sistem oluşturur. Bu şekilde çalışmanın, yüksek değerli ürünler üretmenin bazı “ zor” getirileri olduğunu ayrıca bu getirilerin, geleneksel kimyasal reaksiyonlardan yaklaşık 20 kat fazla olduğunu keşfettik.’’ 

Biyoteknoloji ve Biyolojik Bilimler Araştırma Konseyi tarafından bağış yoluyla finanse edilen araştırmada, çift dopamin, triptamin ve histaminler gibi vücutta doğal olarak üretilen aminler kullanıldı. Daha sonra bu reaksiyonları, bir antioksidan olan ve tipik olarak üretilmesi daha zor olan 4-hidroksitirosol gibi alkollere dönüştürmek için reaksiyon döngüsünü kullanıldı.

Paradisi şöyle dedi: “Bu alkoller, ilaçların, gıda katkı maddelerinin, parfüm ve aromaların oluşturulmalarında çok aranırlar ve üretilmeleri zor ve pahalıdır. Geleneksel kimyasal stratejilerle, en zorlu moleküller için yüzde 5-13’lük bir verim elde etmek iki hafta kadar sürebilir.Biz 45 dakikada yaklaşık yüzde 70 üretebildiğimizi bulduk. ”

Ve diğer ürünleri oluşturmak üzere süreç aktarılabildiği için araştırma alkollerle sınırlı değildir.

Dr Paradisi, “Bunun olasılıkları, sadece doğru uygulamada fazladır” diye ekledi. “İlgilenilen herhangi bir molekülü ,hangi enzimin reaksiyonu tersine çevirebileceğini düşünerek, adım adım basit bir başlangıç ​​maddesine ulaşıncaya kadar inceleyebilir miyiz göreceğiz. Son molekül elde edilene kadar enzimleri sırayla birleştirebiliriz (daha çok ilk ürünün bir sonraki enzimatik adımın substratı olduğu yapay bir biyo-sistem oluşturmak gibi).  Bir biyolojik sistemden farklı olarak,bu ex-vivo enzimatik fabrika çok daha güçlüdür, her adım için sorumlu olan enzim miktarını önemli ölçüde artırabiliriz (çünkü enzimler hiçbir zaman kaybolmaz, reaktörde bulunurlar) çok hızlı dönüşümler için her reaksiyonun göreceli oranını ince ayarlamak gerekir.

“Hücrenin bütünlüğü ya da biyolojik sistem için molekül (ler) in potansiyel toksisitesi hakkında endişelenmemize gerek yok. Akış etkili bir şekilde, her adımın optimize edilmesi, kademenin her bir parçasını ayrı bir varlık olarak ele alabileceğimiz anlamına gelir. Son olarak, atık suların baştan sona dönerek, enzimlerin çalışması için ihtiyaç duyulan yardımcı bileşenlerin bazılarını taşıyarak, sistemin verimliliğini katlanarak artırıyoruz. Bu, daha önce hiç yapılmamış olan enzimlerle çalışmanın yeni bir yoludur. ”

Kaynak : sciencedaily.com