لقد طور باحثو التخنيون طريقة بسيطة وسريعة ودقيقة لإنتاج جزيئات عضوية صعبة تعتبر ضرورية في صناعة الأدوية والصناعات الأخرى وفي عالم الأبحاث. ونشرت النتائج في مجلة كيمياء الطبيعة
طور الباحثون في كلية شوليك للكيمياء في التخنيون طريقة جديدة لإنشاء جزيئات عضوية مع العديد من المراكز الكيميائية المجسمة المجاورة. وتعتمد الطريقة على مرحلتين وتتميز بالبساطة والانتقائية والتنوع والسرعة والتكلفة المنخفضة. ونشرت النتائج في مجلة كيمياء الطبيعة.
أجرى البحث في مختبر الكيمياء العضوية في التخنيون رئيس المختبر البروفيسور إيلان مارك والباحثين الدكتور ديفيد بييرو والدكتور جيفري برافرتس. طور الباحثون طريقة مبتكرة لإنشاء جزيئات عضوية معقدة حسب الطلب.
التخليق العضوي هو خلق الجزيئات العضوية، وهي مركبات كيميائية تحتوي على ذرات الكربون. الغرض من هذا المجال من الكيمياء هو تمكين العلماء من إنتاج ودراسة الجزيئات العضوية، حتى عندما تكون معقدة للغاية، حسب الطلب. في هذه الصناعة، يتم باستمرار تطوير أساليب مبتكرة لإنشاء جزيئات عضوية صعبة تكون سريعة ورخيصة وانتقائية قدر الإمكان.
يوضح البروفيسور مارك: "أحد التحديات الرئيسية في هذا المجال هو القدرة على إنتاج جزيئات محددة هندسيًا بشكل انتقائي، بالإضافة إلى إنشاء أي شكل هندسي آخر للجزيء الذي نطلبه". "في مختبرنا في التخنيون، تمكنا من تطوير أساليب جديدة لهذه المشاكل بأناقة وبساطة."
إن القدرة على إنتاج جزيئات عضوية بدقة عند الطلب هي قدرة أساسية في عالم الكيمياء. وهذا التحدي معقد لعدة أسباب:
غالبًا ما تحتوي الجزيئات العضوية المهمة على مراكز كيميائية مجسمة - وهي أجزاء من الجزيء يمكن أن توجد في أحد الأشكال المكانية المختلفة. يعد التحكم في شكل كل من المراكز اللولبية في الجزيء أمرًا صعبًا، خاصة عندما يتعلق الأمر بجزيء غير حلقي، أي جزيء يمكن لجميع الذرات أن تدور فيه بالنسبة لبعضها البعض وتكون في ترتيبات مكانية مختلفة.
تختلف خصائص هذا الجزيء تمامًا عن خصائص المُصَاوغ المُصاغ - صورته المرآة. في بعض الأحيان يكون من الممكن أن يعالج جزيء معين مرضًا ما، في حين أن المجسم الضوئي الخاص به سوف يسمم المريض. وهذا ما حدث في مأساة الثاليدومايد – دواء مضاد للغثيان أدى إلى ولادة آلاف الأطفال بعيوب خلقية. ولذلك، فإن القدرة على التحكم بدقة في شكل الجزيء أمر مهم للغاية.
الطريقة التي طورها باحثو التخنيون هي عبارة عن نهج من خطوتين للتخليق الانتقائي للعديد من الجزيئات المعقدة بطريقة بسيطة وفعالة. في الخطوة الأولى، قاموا بإنشاء جزيئات في شكل حلقة. الحلقات ممتدة وغير مرنة، لذلك من السهل نسبيًا تحديد موضع كل ذرة والتحكم في شكل المراكز الكيميائية المجسمة. وفي الخطوة الثانية، استخدموا محفزًا لكسر الحلقة عند نقطة معينة والحصول على جزيء غير حلقي له عدة مراكز كيميائية مجسمة. في هذه التجربة، استفادوا من ذرة الأكسجين التي تم تحديدها في الجزيء في الخطوة الأولى، والتي تم استخدامها الآن كرافعة لتوجيه العملية بأكملها مع التحكم في سلسلة الأحداث بأكملها، في نوع من تأثير الدومينو المخطط جيدًا .
تنبع مرونة هذه الإستراتيجية من إمكانية الحصول على أيزومرات مجسمة مختلفة - جزيئات ذات أشكال مختلفة للمراكز الكيميائية المجسمة. وذلك باستخدام مواد بداية مختلفة قليلاً. باستخدام هذه الطريقة من الممكن الحصول على أشكال مختلفة من نفس الجزيء.
وفي نهاية الخطوتين، تمكن الباحثون من إنشاء ودراسة منتج واحد في المرة الواحدة من بين 16 منتجًا محتملاً مماثلاً. وسمحت النتائج للباحثين بإنتاج مجموعة واسعة من الهياكل بطريقة لم تكن ممكنة بالطرق السابقة. وتتميز الطريقة الجديدة بالانتقائية والتنوع والتكلفة المنخفضة وسرعة الإنتاج العالية. يحظى البحث باهتمام كبير من قبل المجتمع الأكاديمي وكذلك الصناعات الكيميائية وصناعة الأدوية. يقول البروفيسور مارك: "يجذب هذا النهج المزيد والمزيد من الاهتمام لأنه يسمح لنا بإنشاء أنظمة معقدة للغاية بطريقة سهلة وبسيطة". "في الواقع، لقد طورنا هنا منهجية جديدة، أو مجموعة أدوات، من شأنها أن تساعد المجتمع العلمي بأكمله. وسيتمكن العلماء الآن من استخدام هذه الطريقة لتوسيع أبحاثهم لتشمل تطبيقات عديدة ومتنوعة."
ولد البروفيسور إيلان مارك في إسرائيل لكنه انتقل إلى فرنسا مع عائلته عندما كان عمره سنة واحدة. وفي عام 1988 حصل على الدكتوراه في جامعة بيير وماري كوري في باريس، وبعد الدكتوراه في بلجيكا عمل باحثًا في جامعة بيير وماري كوري. وفي عام 1997، بعد 34 عامًا في فرنسا، عاد إلى إسرائيل والتحق بكلية الكيمياء في التخنيون. وهو اليوم يرأس مختبر الكيمياء العضوية لعائلة مالك ويشغل كرسي سوبيل. حصل البروفيسور مارك على العديد من الجوائز، بما في ذلك جائزة وايزمان للعلوم الدقيقة، وجائزة التميز للجمعية الكيميائية الإسرائيلية، ومنحة ألون، وجائزة مايكل برونو، وجائزة توب للتميز الأكاديمي وجوائز التميز في التدريس بما في ذلك جائزة ياناي من التخنيون. تم قبوله هذا العام كعضو في الأكاديمية الفرنسية للعلوم.
