Robotic organic synthesis to make reproducibility simple in chemistry — ABC Chemicals


Ученые в Великобритании разработали систему автоматизации органической химии и языки программирования, которые, как они надеются, облегчат и упростят для людей воспроизведение сложных реакций. Chemputer из команды Ли Кронина в Университете Глазго продемонстрировал эти возможности, самостоятельно изготовив три препарата, включая Виагру и Нитол.

Я разработал онтологию для органического синтеза. Это отличает его от всего, что можно себе представить

Ли Кронин, Университет Глазго

Внешне Chemputer выглядит как гибрид существующей робототехники для работы с жидкостями, со шприцевыми насосами и клапанами и обычной химической лабораторной посудой. Тем не менее, Кронин подчеркивает важность программирования онтологии, инструктирующей его. «Тот факт, что это программируемая универсальная система, и я разработал онтологию для органического синтеза, отличает ее от всего, что можно себе представить», — говорит Кронин. Мир химии.

Robotic organic synthesis to make reproducibility simple in chemistry - ABC Chemicals

Эта онтология разбивает органический синтез на четыре общих этапа: реакция, обработка, разделение и очистка. «В целом, у синтетической химии нет других связанных с ней шагов», — объясняет Кронин. «Эта абстракция позволила нам понять, что мы могли бы создать язык программирования, который мгновенно работал бы для всех химиков, потому что он охватывает круглодонную колбу».

Программа Chempiler включает в себя карту Chemputer, отправляя инструкции к его различным модулям. В то время как макет может быть описан на существующем языке, GraphML, команде Кронина пришлось разработать специальный язык для кодирования химических процедур, которые они называют Chemical Assembly (ChASM).

Robotic organic synthesis to make reproducibility simple in chemistry - ABC Chemicals

Химики могут написать свои инструкции на химическом языке описания (XDL), также разработанном командой Глазго, и преобразовать их в ChASM. Отправка команд ChASM, таких как «начать перемешивание реактора», в Chempiler затем запускает результирующее действие в Chemputer. Эта онтология позволяет Chemputer быть универсальным, охватывая различные «отпечатки пальцев» системы с различными формами, размерами и типами модулей.

Для того, чтобы система работала без сбоев, требовалось несколько оригинальных деталей. Чтобы автоматически идентифицировать границы раздела между различными фазами растворителя во время разделения, команда Кронина использовала измерения проводимости. Chemputer содержит трубку для переноса смесей в модуль роторного испарителя и из него, который удаляет растворители. Однако это привело к попаданию материала в трубу. Поэтому ученые Глазго прикрепили к трубе магнитную мешалку, чтобы убрать ее с пути.

Включение обнаружения

Демонстрируя Chemputer, команда Кронина сделала Nytol (гидрохлорид дифенгидрамина) в четыре этапа без вмешательства человека, получив 58% от теоретического максимального количества, возможного за 77 часов. Они также синтезировали противосудорожное лекарственное средство руфинамид с выделенным выходом 46% в три этапа в течение 38 часов. Это сопоставимо с выходом 38% для ручного синтеза. Аналогично, Chemputer производил виагру (силденафил) в четыре этапа в течение 102 часов с выходом 44%.

Robotic organic synthesis to make reproducibility simple in chemistry - ABC Chemicals

Команда Кронина уже работает над тем, чтобы сделать Chemputer более простым в использовании. На веб-сайте Chemify они намерены поделиться сценариями Chemputer и упростить программирование XDL с использованием обработки на естественном языке. «Это займет ваш синтез, и когда вы нажмете кнопку« трансформировать », он преобразует его в химический код, — объясняет Кронин.

«Предлагая свои чертежи и код научному сообществу, лаборатория Cronin продолжает выполнять свою постоянную миссию по демократизации синтеза и, буквально, предлагает рецепт для улучшения воспроизводимости», — говорит Анат Мило из Университета Бен-Гуриона в Негеве, Израиль. , «Я взволнован, увидев реализацию этой технологии и выясню, смогут ли разные лаборатории внести в нее свой индивидуальный подход».

Анна Слейтер из Университета Ливерпуля отмечает, что автоматизированные системы часто негибки, что создает высокий барьер для входа. «Использование группой Cronin круглодонных колб и реконфигурируемых путей значительно снижает этот барьер», — говорит она. «Я, конечно, хотел бы попробовать сделать один. Но она находит потенциал языка программирования наиболее интересным. «Я был бы очень взволнован будущим, в котором принято публиковать в однозначном формате все реакции — успешные и неудачные — относящиеся к публикации».

Это очень большая часть представления Кронина об использовании Chemputers, чтобы облегчить жизнь химикам, а не угрожать им. «Это не заменяет открытие химического стенда, оно делает его воспроизводимым, навсегда», — подчеркивает он. Поэтому он теперь хочет обратной связи. «Какие 100 главных молекул действительно раздражают, чтобы делать в лаборатории, для которых люди хотели бы сделать код Chemputer?» он спросил. «Мы заставим группу людей работать вместе, чтобы создать код Chemputer для этих молекул и проверить их. У Chemputer даже есть учетная запись в Твиттере, которая будет публиковать обновления, получать запросы на создание молекул и так далее ».







Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *