VÝZKUM A VÝVOJ
OBJEV ČESKÝCH VĚDCŮ PÍŠE NOVOU KAPITOLU UČEBNIC ELEKTROCHEMIE, OVLIVNÍ VÝVOJ INTELIGENTNÍCH MATERIÁLŮ
Vědci a vědkyně z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR dosáhli ve spolupráci s Pařížskou univerzitou průlomového výsledku. Ovlivnit může budoucí vývoj inteligentních materiálů. Objev, který zpochybňuje jednu ze základních zásad elektrochemie týkající se ma- nipulace s elektrony, nedávno publikoval časopis Angewandte Chemie. Vědci vytvářejí inteligentní materiály různými způsoby. Konkrétně elektrochemici využívají manipulaci s elektrony. Ta jim umožňuje nakon- figurovat požadované vlastnosti inteligentních materiálů pro různorodé technologické apli- kace. Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR ve spolupráci s Pařížskou univerzitou nyní objevil nový způsob víceelektronového přenosu, který vyžaduje méně energie. Obr. 1: Dvouelektronový přenos s vyobrazením kvalitativně nového typu mechanismu
však bylo, že vědci mohli z několika málo che- mických stavebních kamenů vytvořit pouze malé molekuly. Chemici z ETH v Curychu nyní tento postup zdokonalili a výrazně vylepšili. Pomocí nové metody, kterou vědci nedávno představili v renomovaném časopise Science, mohou nyní během několika týdnů automaticky syntetizovat a testovat nejen několik milionů, ale miliardy různých látek. Metodu lze použít i k vý- robě mnohem větších molekul léčiv, například peptidů ve tvaru prstence. Ty lze následně použít pro další farmakologické účely. „ První účinné látky vyvinuté pomocí technolo- gie early DEL jsou v současné době v pokro- čilých klinických zkouškách. Nová metoda DEL opět masivně rozšiřuje naše možnos ti,“ vysvět- luje Jörg Scheuermann. On a jeho výzkumná skupina na Ústavu farmaceutických věd patří k průkopníkům technologie DEL, která je pova- žována za klíčovou pro využití kombinatorických možností při chemické výrobě molekul v praxi. „ Článkem v časopise Angewandte Chemie chceme vyzvat kolegy a kolegyně z oboru elek- trochemie, aby vzali pozorovaný jev v úvahu při svém bádání a designování nových funkčních materiálů, “ řekla Magdaléna Hromadová. z pokusů zaměřili na typ molekul tvořených dvěma redoxními centry, které jsou vzájemně propojené nevodivým alifatickým řetězcem – organickými sloučeninami, jež jsou tvořeny atomy uhlíku. Redoxní centra představují v molekule místa, kde dochází k přenosu (při- jetí nebo odevzdání) elektronů. Vědci dosud předpokládali, že alifatický ře- tězec blokuje komunikaci mezi těmito centry v molekule, tudíž při přenosu náboje každé redoxní centrum naváže svůj vlastní elektron. Nové výsledky však ukázaly, že řetězec je pruž- nější, než se domnívali, a umožňuje komunikaci mezi centry. „ Pomocí kvantově-chemických výpočtů jsme ukázali a pokusy ověřili, že elektrony nebyly lo- kalizované na jednotlivých redoxních centrech, ale obě centra je sdílela společně v nově vzniklém or- bitalu. K přijetí druhého elektronu bylo zapotřebí menší množství energie, “ vysvětlila Magdaléna Hromadová z Oddělení elektrochemie v nano- měřítku. „ Oproti předpokladu navíc vznikla jiná molekula, “ dodala. Nová kapitola v učebnicích elektrochemie Dvouelektronový přenos pozorovali vědci už dříve. Vysvětlovali ho tak, že se radikály spojily při vzniku nové chemické vazby. Nové výsledky ale ukázaly, že předchozí vysvětlení často ne- bylo správné. Ve skutečnosti totiž nedocházelo k interakci radikálů, ale obě redoxní centra sdílela elektrony zároveň kvalitativně novým způsobem.
Objev má potenciál ovlivnit tvorbu nových inteligentních materiálů, například molekulár- ních přepínačů, které jsou klíčovými stavebními prvky nanosvěta. Tyto přepínače se uplatňují v genetice, lékařství či elektronice. Obr. 2: Schematický popis předpokládaného (vlevo) a probíhajícího (vpravo) dvouelektrono- vého přenosu v molekulách se dvěma redoxními centry.
Cílem kombinatoriální chemie je vyrobit z jed- notlivých stavebních bloků co nejvíce moleku- lárních variant. Ze všech těchto kombinací se vyberou ty, které vykázaly požadovanou aktivitu. Počet různých molekul roste exponenciálně s poč- tem syntézních cyklů a různých stavebních bloků, které se v každém syntézním cyklu kombinují. » www.ethz.ch Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, vedoucí Oddělení elektrochemie v nanoměřítku, magdalena.hromadova@jh-inst.cas.cz Projekt získal podporu z OP JAK Uvedený výzkum prováděli vědci v projektu AMULET (Advanced MUltiscaLe materials for key Enabling Technologies), který získal finanční podporu z Operačního programu Jan Amos Komenský Ministerstva školství, mlá- deže a tělovýchovy a je spolufinancován z fondů Evropské unie. Projekt vyvíjí progresivní, tzv. multiškálové materiály s rozsáhlým aplikačním potenciálem – například v elektrotechnice, lékařství či environmentálních technologiích. doc. Mgr. Magdaléna Hromadová, Ph.D.,
Flexibilita molekuly mění elektrochemické chování
Tým Magdalény Hromadové studuje chemické reakce, při kterých se v molekulách přijímají či odevzdávají elektrony. Vědci se při jednom
NOVÉ API SLOŽENÉ Z MILIARD NOVĚ ZKOMBINOVANÝCH MOLEKUL
Chemici často nacházejí nové farmaceuticky účinné látky pouze procházením velkých sbírek chemických sloučenin. Vědci z ETH v Curychu nyní dosáhli zásadního pokroku v oblasti spe- cifického postupu pro generování a procházení těchto kolekcí. Úzkým místem při vývoji nových druhů mo- lekulárních léčiv je omezený počet nových účinných látek, které lze najít pomocí součas- ných technik. Nápravu slibuje metoda vyvinutá v roce 2000 na Harvardu a ETH v Curychu: Chemické knihovny kódované DNA (DEL). Do- sud bylo možné pomocí technologie DEL vy- robit miliony chemických sloučenin a jednorá- zově otestovat jejich účinnost. Její nevýhodou
ÚOCHB ZÍSKÁVÁ DALŠÍ ERC GRANT
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR vítá zisk dalšího významného grantu. Evropská komise ocenila práci Dr. Paula Paiotiho a udělila mu prestižní ERC Starting grant, určený vědcům na začátku kariéry. Finanční injekce ve výši jeden a půl milionu eur pomůže Dr. Paiotimu v příštích pěti letech dál rozvíjet syntézu unikátních molekul důležitých pro objevování nových léků. Evropské
48
CHEMAGAZÍN • 5 / XXXIV (2024)
Made with FlippingBook - professional solution for displaying marketing and sales documents online