‘Ikea reactionware’ promises to democratise organic chemistry — ABC Chemicals


‘Ikea reactionware’ promises to democratise organic chemistry - ABC Chemicals

По словам группы химиков из Университета Глазго, производство труднодоступных органических химикатов теперь так же просто, как и сборка мебели Ikea. Последнее приключение команды в 3D-принтере привело к появлению небольших модулей, которые объединяются, чтобы выполнить 12 шагов процесса. Руководитель группы Ли Кронин предвидит, что химики-органики разрабатывают модули, которые позволят неспециалистам легко создавать вещества, которые экспертам теперь придется синтезировать. «Теперь химик становится цифровым дизайнером», — говорит Кронин. Мир химии.

Команда Кронина ранее показала, что нестандартное полипропиленовое реакционное программное обеспечение с 3D-печатью достаточно надежно для производства металлоорганических каркасов (MOF) при температурах, превышающих 100 ° C. «Мне бросали вызов люди, которые говорят:« Органическую химию гораздо сложнее », — говорит Кронин.

«Соединяя эти сосуды и следуя простому протоколу, в основном ребенок может готовить лекарства»

Тимоти Ноэль, Эйндховенский технологический университет

По словам Кронина, команда из Глазго спроектировала цифровые чертежи, которые фиксируют этапы синтеза в стандартном формате, «как MP3 для музыки». После загрузки чертежа на 3D-принтеры могут быть изготовлены специальные реакторы, специально предназначенные для реакций, экстракций и кристаллизации, необходимых для одного вещества. Расширяя аналогию с музыкой, Кронин предлагает, чтобы химики загружали чертежи в нечто вроде Spotify, получая от загрузок роялти. В этом видении людям, желающим производить вещества, не понадобятся 3D-принтеры. «Реактор будет изготовлен в другом месте. Вы получаете реактор и набор реагентов в предварительно заполненных шприцах.

Чтобы доказать эту концепцию, но избежать ее незаконного использования, Кронин и его коллеги разработали проект дешевого и легкодоступного миорелаксанта баклофена. Они разработали пять непрозрачных цилиндрических модулей, каждый из которых вмещает до 32 мл, с отверстиями в их верхних частях, чтобы впустить материал. Через вторые отверстия в своих верхних частях пользователи могут прикладывать давление, чтобы проталкивать реакционный материал через отверстия в нижней части модулей. Химики также дали порты камер, через которые пользователи могут вводить азот, обеспечивая реакции с инертной атмосферой.

Исследователи из Глазго напечатали модули на 3D-принтерах Ultimaker, которые стоят всего 1350 фунтов стерлингов. Они приостановили печать, чтобы вставить магнитные мешалки для модулей, в которых происходят реакции, гидрофобные фильтры в тех, где происходит экстракция, и фильтры со стеклянными фильтрами в фильтрационных модулях. Затем они могут нагревать или охлаждать и перемешивать модули, используя обычные конфорки для перемешивания. В остальном, установка больше похожа на мини-химический завод, чем на стеклянную посуду на основе пирекса, часто встречающуюся в дымовых трубах. «Химику не нужно пачкать руки, — говорит Кронин.

Синтез отпечатки придут

Исходя из 200 мг коммерчески доступного метил-4-хлорциннамата, первый модуль добавил атом углерода и азота посредством реакции присоединения Михаэля. Затем тот же модуль выпарил растворитель и выполнил простую очистку экстракцией растворителем. Второй модуль восстановил молекулу, сформировал ее в новое кольцо и обменял растворители перед другой экстракцией растворителем в третьем модуле. Четвертый модуль снова обменял растворители, чтобы вновь открыть кольцо и сделать баклофен. Последний модуль, который открыт для того, чтобы пользователи могли извлечь свой продукт, кристаллизует молекулу в виде твердого вещества и отфильтровывает ее, избегая более дорогих вариантов очистки. Через 40 часов после начала процесса химики вычистили 98 мг баклофена, чистота которого превышала 95%.

‘Ikea reactionware’ promises to democratise organic chemistry - ABC Chemicals

Кронин подчеркивает, что есть молекулы, которые нуждаются в этом подходе гораздо больше, чем баклофен. К ним относятся фотомаркировки белков и индикаторов, используемых в радиологии, которые быстро разлагаются. Его команда также смотрит на дорогие вещества. «Многие соединения, которые чрезвычайно важны для химии, биологии и медицины, стоят более 1 млн. Фунтов стерлингов (720 000 фунтов стерлингов) за моль», — добавляет он. «Мы начали делать наборы для них, и это резко снижает стоимость».

По оценкам Кронина, в настоящее время доступно только около 101Т1Т1т наркотиков, обнаруженных в прошлом веке, что открывает другие возможности. Он утверждает, что если регулирующие органы одобрят модульную систему для лекарств, «она станет доступной по существу навсегда». Исследователь из Глазго признает, что для этого «потребуется совершенно новая система регулирования», но воодушевлен встречей с Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA). «Я думал, что FDA разлучит меня, но они сказали:« Мы любим это, потому что вы делаете стандартные модули для химии ».

Тем не менее, регулирующий орган по лекарственным средствам и здравоохранению Великобритании (MHRA) должен в настоящее время проверять каждое производственное помещение на предмет наличия лекарств, продаваемых в стране, подчеркивает представитель MHRA. Тем не менее, они добавляют, что инновации могут создавать новые бизнес-модели и модели регулирования, например, благодаря сотрудничеству с Инновационным офисом MHRA. Пресс-секретарь отмечает, что, хотя основное внимание уделяется новым лекарственным средствам или улучшенным существующим продуктам, MHRA «открыта для такой новой технологии производства», если она постоянно соответствует требуемым стандартам.

Тимоти Ноэль из Эйндховенского технологического университета согласен с тем, что регулирование будет иметь важное значение, в противном случае подход можно было бы использовать для изготовления наркотиков или поддельных лекарств. «Соединяя эти сосуды и следуя простому протоколу, в основном ребенок может готовить лекарства», — комментирует он. Тем не менее, концепция команды Глазго должна повысить надежность органической химии, потому что, оцифровывая детали процесса, «в принципе все синтезы должны быть полностью воспроизводимыми», говорит Ноэль. «Важность этого нельзя переоценить».

Виктор Санс Сангоррин из Университета Ноттингема, Великобритания, называет газету «фантастической» с «рядом прорывных аспектов». Даже ключевое ограничение — несовместимость полипропилена с некоторыми условиями — можно рассматривать как сильную сторону. Химия все еще работает, и более мягкие условия в любом случае более желательны для полипропилена. «Эта работа представляет собой впечатляющий скачок вперед» и может оказать сильное влияние на способы разработки и реализации синтетических маршрутов, говорит Санс.







Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *