VÝZKUM A VÝVOJ
Obr.: Fluorit
USA na využívání GAB1 inhibitorů jako léčiva na hematologické malignity (leukémie) a Masary- kova univerzita s FN Brno jsou vlastníky těchto práv, což je nezbytná podmínka při vývoji nových léčiv a pro potenciální spolupráci s farmaceu- tickými společnostmi, “ říká Markéta Vlasáková, manažerka duševního vlastnictví CTT MU, která tým docenta Mráze provedla celým patentovým procesem. Vývoj nových léčiv je multidisciplinární běh na dlouhou trať a vědecký tým docenta Mráze má oproti jiným výzkumným skupinám, které se také snaží vyhrát nad leukémií, určitou výhodu. „ Klí- čová je možnost opřít se o expertízu docenta Kamila Parucha (MU), který je velmi zkušeným medicinálním chemikem a se kterým plánujeme dále společně GAB1 inhibitory vyvíjet. Obrov- skou devízou je i úzká spolupráce s klinickými lékaři na Interní hematologické a onkologické klinice FN Brno, která umožňuje studovat biolo- gii GAB1 v kontextu primárních vzorků pacientů s CLL, lymfomů či akutní myeloidní leukémií, “ doplňuje Mráz. Udělení amerického patentu je významným milníkem, rozhodně však nejde o fázi konečnou. „ Terapeutické strategie v onkologii se v posled- ních deseti letech výrazně vyvíjejí. Proto bychom chtěli mít postupem času nový inhibitor, který je specifický vůči cílové GAB1 molekule, má pří- znivý farmakokinetický profil, je patentově ochrá- něn a má potenciál využití u pacientů s jedním ze studovaných nádorových onemocnění krve, “
DVOJNÁSOBNÁ ÚČINNOST SOLÁRNÍCH ČLÁNKŮ S ULTRATENKÝM MOS 2 Chemici z Coloradské státní univerzity (CSU) navrhují vyrábět solární články nikoli z křemíku, ale z hojně dostupného přírodního materiálu – disulfidu molybdenu (neboli sulfidu molybdeničitého – MoS 2 , v přírodě se hojně na- chází v minerálu molybdenitu). Pomocí nápadité kombinace fotoelektrochemických a spektrosko- pických technik provedli vědci řadu experimentů, které ukázaly, že mimořádně tenké vrstvy MoS 2 vykazují nebývalé vlastnosti nosičů náboje, které by jednou mohly výrazně zlepšit solární techno- logie. Experimenty vedli doktorandka chemie Ra- chelle Austinová a postdoktorand Yusef Fa- rah. Austinová pracuje současně v laboratořích Justina Sambura, docenta na katedře chemie, a Amber Krummelové, docentky na téže katedře. Farah je bývalý doktorand v laboratoři A. Krum- melové. Jejich práce byla publikována v časo- pise Proceedings of the National Academy of Sciences . Tato spolupráce spojila Samburovy odborné znalosti v oblasti přeměny sluneční energie za použití nanomateriálů a znalosti Krummelové, odbornice v oblasti ultrarychlé laserové spektro- skopie, jež vedly k pochopení toho, jak souvisí chování strukturovaných materiálů v souvislosti právě s jejich strukturou. Samburova laboratoř se začala zajímat o sulfid molybdeničitý jako o možný alternativní solární materiál na základě předběžných údajů o jeho schopnostech ab- sorbovat světlo, i když má tloušťku pouhých tří atomů, vysvětlila Austinová. Tehdy se obrátili na docentku Krummelovou, v jejíž laboratoři pracují s nejmodernějším ultra- rychlým absorpčním spektrometrem s čerpací pumpou a sondou, který dokáže velmi přesně měřit postupné energetické stavy jednotlivých elektronů při jejich excitaci laserovým pulzem. Tímto speciálním přístrojem lze získat snímky toku nábojů v systému. Austinová z jediné ato- mární vrstvy sulfidu molybdeničitého vytvořila fotoelektrochemický článek a spolu s Farahem použili laserovou sondu ke sledování ochlazování elektronů při jejich pohybu materiálem. Neuvěřitelně účinná přeměna světla na energii byla závratným zjištěním. A co je ještě důležitěj- ší, experimenty s laserovou spektroskopií odha- lily, co stojí za touto účinnou přeměnou. Vědci zjistili, že tento materiál je tak účinný v přeměně světla na energii, protože jeho krystalová struk- tura umožňuje získávat a využívat energii tzv. horkých nosičů, což jsou vysoce energetické elektrony, které jsou krátkodobě vybuzeny ze zá- kladního stavu, když na ně dopadne dostatečné množství viditelného světla. Austinová a Farah zjistili, že v jejich fotoelektrochemickém článku se energie z těchto horkých nosičů okamžitě přemě- ňuje na fotoproud a neztrácí se jako teplo. Pozo- rovaný jev extrakce horkých nosičů se v běžných křemíkových solárních článcích nevyskytuje. Orig. publ.: Rachelle Austin et al.; Hot carrier extraction from 2D semiconductor photoelectro- des; Proceedings of the National Academy of Sciences ; 2023. » www.colostate.edu
V nové metodě se CaF 2 v pevném stavu akti- vuje procesem inspirovaným biomineralizací, který napodobuje způsob, jakým se biologicky tvoří minerály fosforečnanu vápenatého v zubech a kostech. Tým po dobu několika hodin mecha- nochemicky rozemílal CaF 2 s práškovou fosfo- rečnano-draselnou solí v kulovém mlýně. Tento proces je obdobou drcení koření v hmoždíři. Výsledný práškový produkt, nazvaný Fluoromix, umožnil syntézu více než 50 různých fluoroche- mikálií přímo z CaF 2 , a to s výtěžkem až 98 %. Vyvinutá metoda má potenciál zefektivnit sou- časný dodavatelský řetězec a snížit energetické nároky, což pomůže naplnit budoucí cíle udrži- telnosti a zásadně snížit uhlíkovou stopu daného odvětví. Nový proces představuje změnu paradigmatu ve výrobě fluorochemikálií na celém světě a vedl k vytvoření společnosti FluoRok, spin-off společ- nosti zaměřené na komercializaci nově vyvinuté technologie a vývoj bezpečných, udržitelných a nákladově efektivních fluorací. Výzkumníci doufají, že tato studie povzbudí vědce po celém světě k vývoji převratných řešení doposud nároč- ných chemických problémů, jež budou pro spo- lečnost tolik očekávaným přínosem. Calum Patel z Katedry chemie Oxfordské univer- zity, jeden z hlavních autorů studie, říká: „ Mecha- nochemická aktivace CaF 2 fosforečnanovou solí byla fascinujícím objevem, protože tento zdánlivě jednoduchý proces představuje vysoce efektivní řešení složitého problému. Zůstávaly však velké otazníky nad fungováním dané reakce. Klíčem k zodpovězení těchto otázek a k posunu v chá- pání této nové neprobádané oblasti chemie sloučenin fluoru byla spolupráce. Úspěšná ře- šení velkých výzev vycházejí z multidisciplinár- ních přístupů a odborných znalostí. Myslím, že naše studie tuto důležitost skutečně vystihuje. “ Vedoucí autorka práce profesorka Véronique Gouverneurová z Katedry chemie Oxfordské uni- verzity, jež výzkum začala a vedla, říká: „ Přímé využití CaF 2 pro fluorace je svatým grálem a hle- dáním řešení tohoto problému se vědci zabývají již desítky let. Přechod k udržitelným metodám výroby chemických látek s minimálním či žád- ným škodlivým dopadem na životní prostředí je dnes prioritou. Řešením jsou nové ambiciózními programy a celkové přehodnocení současných výrobních procesů. Tato studie představuje důle- žitý krok očekávaným směrem, protože metoda vyvinutá v Oxfordu má potenciál být zavedena kdekoli v akademické sféře i v průmyslu. Slibu- je minimalizovat emise uhlíku, např. zkrácením dodavatelských řetězců, a nabídne vyšší spoleh- livost s ohledem na křehkost globálních dodava- telských řetězců. “ Studie Fluorochemicals from fluorspar via a phosphate-enabled mechanochemical process that bypasses HF byla publikována v časopise Science online ve čtvrtek 20. července 2023 a v tištěné podobě v pátek 21. července 2023. » www.science.org
dodává Mráz. » www.muni.cz
PŘÍRODA INSPIRACÍ K PRŮLOMOVÉMU OBJEVU
BEZPEČNÉ VÝROBY FLUOROCHEMIKÁLIÍ
Tým chemiků vyvinul zcela novou metodu vý- roby fluorochemikálií, látek zásadního významu, která nepoužívá nebezpečný plynný fluorovodík (HF). Výsledky, které byly zveřejněny v časopise Science , by mohly mít nezměrný dopad na zvý- šení bezpečnosti (technologie nezatěžuje životní prostředí) a snížení uhlíkové stopy tohoto rostou- cího světového průmyslového odvětví. Fluorochemikálie jsou skupinou chemických lá- tek, které se široce uplatňují v řadě odvětví. Vyu- žívají se k výrobě polymerů, agrochemikálií, léčiv či lithium-iontových baterií v chytrých telefonech a elektromobilech. Celosvětově se jich např. v roce 2018 vyrobilo za 21,4 miliardy dolarů. V současné době se všechny fluorochemikálie vyrábějí z toxického korozivního plynného fluo- rovodíku (HF) ve značně energeticky náročném procesu. Navzdory přísným bezpečnostním před- pisům došlo v posledních desetiletích mnohokrát k úniku HF, někdy se smrtelnými následky a vždy se škodlivými dopady na životní prostředí. Při vývoji bezpečnějšího přístupu se tým che- miků z Oxfordské univerzity spolu s kolegy z oxfordského spin-offu FluoRok , University Co- llege London a Coloradské státní univerzity , inspiroval přírodními biomineralizačními procesy, při nichž se tvoří zuby a kosti. Za normálních okolností se samotný HF vyrábí reakcí krystalic- kého minerálu zvaného fluorit (CaF 2 ) s kyselinou sírovou za nebezpečných podmínek, a teprve poté se používá k výrobě fluorochemikálií. Při nové metodě se fluorochemikálie vyrábějí pří- mo z CaF 2 , čímž se výroba HF obchází. O tento úspěch se chemici snažili po desetiletí.
45
CHEMAGAZÍN • 4 / XXXIII (2023)
Made with FlippingBook - professional solution for displaying marketing and sales documents online