據(jù)最新一期《自然》雜志報道,美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納—香檳分校研究人員和革新醫(yī)學(xué)公司的合作者開發(fā)了一種新型化學(xué)構(gòu)件,這種構(gòu)件能像積木一樣簡單拼接在一起,利用他們開發(fā)的像3D打印機一樣的自動化機器,可將這些“積木”組裝成具有扭曲復(fù)雜結(jié)構(gòu)的3D小分子。
伊利諾伊大學(xué)化學(xué)教授馬丁·伯克和博士后研究員丹尼爾·布萊爾開發(fā)了一種新的化學(xué)構(gòu)件和下一代分子制造機器,可將它們組裝成具有3D扭曲的復(fù)雜小分子。
研究負(fù)責(zé)人、伊利諾伊大學(xué)化學(xué)教授馬丁·伯克博士說,新技術(shù)以非常簡單的方式制造非常復(fù)雜的3D分子。在過去超過15年的時間里,伯克團隊率先開發(fā)了稱為MIDA硼酸鹽的簡單化學(xué)構(gòu)件,它們通過簡單的反應(yīng)順序連接在一起以構(gòu)建小分子。他們還開發(fā)出一種分子制造機器,用這些構(gòu)件自動進行化學(xué)合成。但MIDA模塊在很大程度上僅限于制造扁平的2D分子。
新開發(fā)的稱為TIDA硼酸鹽的化學(xué)構(gòu)件則解開了缺失的第三維度,將特定的扭曲和3D結(jié)構(gòu)直接整合到構(gòu)件中。伯克說,第一代構(gòu)件就像兒童積木,可咔噠一下拼湊起來,建造一個簡單的玩具屋。而新構(gòu)件就像為成年人打造的酷炫、復(fù)雜的積木套件,可用來建造蝙蝠俠的戰(zhàn)車。
論文的第一作者丹尼爾·布萊爾說:“制造藥物時,許多分子的設(shè)計靈感都來自天然產(chǎn)物,而這些具有3D結(jié)構(gòu)的分子往往在臨床應(yīng)用中表現(xiàn)更好。而在此之前,很難在模塊化構(gòu)件中捕獲這些結(jié)構(gòu)。”
通常情況下,化學(xué)家會花費大量時間和精力來制造單個目標(biāo)分子。通過在模塊化構(gòu)件中預(yù)先獲得大量第三維度的信息,研究人員可輕松構(gòu)建目標(biāo)分子,并觀察其如何影響分子功能。
除了包含更多功能之外,在重要的反應(yīng)設(shè)置中,TIDA硼酸鹽結(jié)構(gòu)單元的穩(wěn)定性比MIDA硼酸鹽結(jié)構(gòu)單元高1000倍。它們在水中亦非常穩(wěn)定,可在更廣泛條件下簡單地合成更多種類的化學(xué)品。
伯克表示,基于這項新技術(shù),無論是化學(xué)家,還是非化學(xué)家,都有能力開發(fā)出新的藥物、材料、診斷探針、催化劑、香水、甜味劑等。
總編輯圈點
文中的最后一句話令人心動。無論是否專業(yè)人士,都有可能開發(fā)出新的化學(xué)產(chǎn)品,比如藥物、材料還有香水??蒲腥藛T這次提供的其實是一種新的工具和平臺,在此前研究的基礎(chǔ)上,他們進行了升級,制造了具有3D結(jié)構(gòu)的分子新構(gòu)件,還提供了能進行化學(xué)合成的分子機器,它幫助我們以簡單方式制造復(fù)雜分子,搭建出更加酷炫的成品和更加多樣的化學(xué)品。新技術(shù)若能成功商業(yè)化,可以打開新的大門,在降低門檻的同時,也開啟了更多可能性。