تمكن العلماء، لأول مرة على الإطلاق، من إثبات القدرة على تحديد عدم التناظرية للجزيئات المختلفة الموجودة في نفس الخليط بسرعة وبشكل موثوق.
[ترجمة د.نحماني موشيه]
تمكن العلماء، ولأول مرة على الإطلاق، من إثبات القدرة على تحديد عدم انطباقية الجزيئات المختلفة الموجودة في نفس الخليط بسرعة وبشكل موثوق.
سيكون البحث، الذي أجراه كيميائيون من جامعة نوتنغهام وجامعة أمستردام، والذي نُشر في المجلة العلمية المرموقة Nature Communications، قادرًا على تقديم طريقة مبتكرة لتحديد ما إذا كان الجزيء موجودًا في شكل حلزوني (لا شراطية) أحدهما أو ضده . وقد يكون هذا الإنجاز مهماً لتطوير جزيئات فعالة لاستخدامها في نطاق واسع من المجالات والصناعات ــ من تطوير أدوية أكثر أماناً وتشخيص الأمراض إلى تطوير مبيدات حشرية أقل سمية للإنسان والبيئة.
توجد العديد من الجزيئات في أشكال متطابقة تقريبًا، باستثناء حقيقة أنها صور مرآة لبعضها البعض، مثل راحتي اليدين. في الأنظمة البيولوجية، عادة ما تظهر الجزيئات ذات نوع واحد فقط من اللامركزية، على الرغم من أن المجتمع العلمي لا يزال لا يفهم تمامًا سبب حدوث ذلك في الطبيعة. على سبيل المثال، على الرغم من إمكانية تحضير كلا تكويني الأحماض الأمينية (اللبنات الأساسية للحياة نفسها) في المختبر، إلا أنهما يوجدان في الطبيعة في تكوين واحد فقط.
يؤثر عدم انطباق هذه الجزيئات الحيوية أيضًا بشكل كبير على طريقة تفاعلها مع الجزيئات الأخرى، على سبيل المثال، مع الأدوية اللاتماثلية. اليوم، أكثر من نصف الأدوية المنتجة في السوق التجارية نشطة في واحد فقط من التكوينين المحتملين. يوضح الباحث الرئيسي: "هذا ينطبق على جزيئات مثل السكريات وكذلك على الجزيئات الكبيرة الأكبر حجمًا، على سبيل المثال الحمض النووي. يدرك الناس جيدًا البنية الحلزونية المزدوجة للحمض النووي، لكن معظمهم لا يدركون أن الحلزونات تلتف دائمًا في نفس الاتجاه وليس في الاتجاه الآخر المحتمل. إن كيمياء الحياة انتقائية بشأن عدم التناظر. إنه مثل وجود نوع واحد فقط من القفازات من النوعين (اليد اليمنى واليد اليسرى). مثلما سيكون من الصعب عليك مصافحة اليد اليسرى لإنسان آخر بيدك اليمنى، فإن الأمر نفسه ينطبق على الجزيئات التي تتفاعل مع بعضها البعض. إذا قمت بالإشارة إلى جزيء ذو عدم انطباقية يسارية، فستكون له الأولوية في تفاعله مع جزيء ذو انطباقية يسارية أو يمينية".
إن عدم الانطباق مهم لأنه قد يؤثر على خصائص ووظيفة الجزيئات المتطابقة ظاهريًا، وهي تأثيرات يمكن التعرف عليها في جسم الإنسان. والمثال الكلاسيكي هو عدم انطباق أزواج الجزيئات التي تنبعث منها روائح مختلفة تمامًا. جزيء رائحة الليمونين - الذي يستخدم كعطر للفواكه الحمضية وكعامل توصيل للدهون في مجموعة واسعة من منتجات التنظيف المنزلية - معروف جيدًا بقدرته على أن تكون رائحته مثل البرتقال أو الليمون، اعتمادًا على عدم انطباق الجزيء الفردي. . في مجال الصيدلة، يمكن أن تكون اللامركزية حاسمة بالنظر إلى أن أحد الشكلين يمكن أن يؤدي إلى نتيجة إيجابية والآخر يؤدي إلى آثار جانبية سلبية، كما في الحالة المعروفة لعقار الثاليدومايد الذي أُعطي للحوامل في الستينيات. .
هناك طريقة موجودة للتمييز بين الأشكال اللولبية المتضادة، تسمى ثنائية اللون الدائرية، تتضمن تعريض الجزيئات لشعاع ضوئي مستقطب دائريًا وقياس الفرق في امتصاص الضوء بواسطة الجزيئات المختلفة. ومع ذلك، فإن حجم التأثيرات المختلفة منخفض - فقط أجزاء من نسبة مئوية واحدة - لذا فإن هذه الطريقة تكافح للوصول إلى مستوى حساسية الأنف البشري. يوضح البحث طريقة جديدة وسريعة يمكن استخدامها للكشف عن الجزيئات اللولبية، وهي طريقة تنتج نتائج ملموسة أكثر وتتمتع بمستوى أعلى من الدقة. تستخدم الطريقة الجديدة - ثنائية اللون الدائرية للإلكترون الضوئي المحددة الكتلة (MS-PECD) - الضوء المستقطب دائريًا الناتج عن الليزر لتأين الجزيئات عن طريق إزالة الإلكترون من محتواها. من خلال تتبع الاتجاه الذي يتحرك فيه الإلكترون المنفصل عن الجزيء - إما في اتجاه الجزء الأمامي من شعاع الليزر أو في الاتجاه المعاكس للشعاع - من الممكن التمييز بين اللامركزية المختلفة للجزيئات مع الحصول على مستوى دقة يبلغ أعشار النسبة المئوية، وهو مستوى أكبر بعدة مرات من المستويات التي تم الحصول عليها بالطرق الحالية.
تتضمن الطريقة أيضًا التحليل الطيفي للكتلة، حيث يتم تطبيق جهد كهربائي صغير على الإلكترون سالب الشحنة والأيون الموجب الشحنة، وهو الجهد الذي يؤدي إلى تحركهما بعيدًا عن بعضهما البعض في اتجاهين متعاكسين. وبهذه الطريقة، يتمكن الباحثون من تحديد موقع كل من الإلكترون والأيون الموجب المشتق منه في الوقت نفسه، فإذا وصلوا إلى أجهزة الكشف في نفس الوقت، فمن المحتمل أنهم جاءوا من نفس الجزيء. يمكن قياس كتلة الأيون ومطابقتها مع الإلكترون المقابل لها. من خلال الجمع بين هاتين الطريقتين، من الممكن تحديد كلا من عدم تناظر الجزيئات وكميتها النسبية في خليط معين.
ميزة أخرى للطريقة الجديدة تكمن في أنه من الممكن في إطارها استخدام عينات غازية وليس تركيزات عالية من المادة في المحلول. يمكن أن تكون هذه الطريقة مهمة لتطوير جزيئات فعالة لاستخدامها في مجموعة واسعة من المجالات والصناعات - بدءًا من تطوير أدوية أكثر أمانًا وتشخيص الأمراض وانتهاءً بتطوير مبيدات حشرية "خضراء" أقل سمية للإنسان والحيوان. بيئة. تنبعث الجزيئات اللولبية أيضًا من عدة أنواع من النباتات والأشجار عندما يتم العثور عليها في ظروف مرهقة، وبالتالي يمكن استخدام أجهزة الكشف القادرة على قياس تركيزاتها في عينات الهواء لرصد التغيرات البيئية التي تحدث في بيئتنا. وفي مجال صناعة المواد الغذائية، ستسمح الطريقة الجديدة للشركات بضبط تركيزات الروائح والنكهات المضافة إلى الأطعمة والمشروبات التي نستهلكها بشكل أكثر كفاءة.
