Miért kihívás az alkaloidok vizsgálata?
A testünkre ható, a gyógyszerkutatásban kulcsfontosságú természetes vegyületek – például az alkaloidok, mint a koffein, a nikotin vagy a morfium – összetett szerkezetűek, és gyakran csak nagyon kis mennyiségben állnak rendelkezésre. Ahhoz, hogy ezek működését megértsük, nagy kristályokra lenne szükség, amelyeket röntgendiffrakcióval lehetne vizsgálni, csakhogy éppen ezeknek a kristályoknak a növesztése ütközik gyakran akadályokba. Emiatt a szakemberek olyan módszereket kerestek, amelyekkel a kristálynövesztés problémái áthidalhatók.
Kristályszivacs: fotóstúdió a molekuláknak
A kristályszivacs-módszer lényege, hogy a kívánt molekulákat rendezetten felépülő, pórusos szerkezetű kristályokba (MOF-okba) juttatják, majd megfigyelik, hogyan rögzülnek. Az új APF-80 kristályszivacs különlegessége, hogy megoldja a korábbi MOF-ok legnagyobb gondját: a rendkívül reaktív molekulák – például az alkaloidok – eddig gyakran tönkretették a kristályszerkezetet.
Az APF-80 – stabilitás és ragasztóhatás
A Tokiói Tudományos Egyetem kutatói, Masaki Kawano professzor és Yuki Wada vezetésével olyan organikus molekulát választottak ki, amely jóval ellenállóbbá teszi a kristályszerkezetet. Az APF-80 további újítása, hogy a szerkezet legérzékenyebb részeit árnyékolja, így még a legagresszívebb molekulák jelenléte sem okoz roncsolódást. A befogadott molekulák a sajátos kialakításnak köszönhetően mintegy ragasztóként viselkednek, stabilizálják a szerkezetet, így a molekulák nem rezegnek, hanem teljesen rögzülnek – akár egy pillanatfelvételen.
Új távlatok a szerkezetkutatásban
A módszerrel sikerült tisztán kirajzolni a koffein, a nikotin és az omeprazol (gyomorsavcsökkentő hatóanyag) háromdimenziós szerkezetét, amit korábban a MOF-ok instabilitása miatt nem lehetett megtenni. Mindazonáltal az APF-80 révén nemcsak ismert molekulák szerkezete volt feltárható, hanem eddig ismeretlen molekulastruktúrák is láthatóvá váltak – ráadásul az APF-80 annyira érzékeny, hogy például a malária elleni kinint és a szívritmuszavar kezelésére használt kinidint is képes megkülönböztetni, mintha ujjlenyomatokat olvasna.
Több mint gyógyszerkutatás
Az APF-80 előnye, hogy csak parányi mennyiség szükséges az anyagból, így lényegesen gyorsabbá válhat új gyógyszerjelöltek vagy természetes vegyületek vizsgálata. A stabil, molekulabefogó kristályok ráadásul a parfümök, a katalizátorok és az energiaipari anyagok területén is felhasználhatók. Ez az áttörés azt is jelenti, hogy a kristályszivacs-technológia a közeljövőben az anyagtudomány sok ágazatában elterjedhet.
Mindebben az APF-80 úgy működik, mintha a molekulák világában végre megnyílt volna egy precíz fotóstúdió – és most minden részlet láthatóvá válik.
