TTÜ araştırmacıları moleküler kiraliteyi ölçen sinyal lambaları üretti

Tallinn Teknoloji Üniversitesi (TalTech) araştırmacıları, moleküllerin kiralitesini (elcilik) ölçebilen yeni nesil sensör malzemeleri üretti. Çalışma kapsamında 31 farklı moleküler yapı tanımlandı.

Kiralite, bir molekülün ayna görüntüsüyle üst üste getirilememesi durumunu ifade eder. Bu özellik, ilaçlardan gıda katkılarına, parfümlerden tarım ilaçlarına kadar pek çok alanda kritik önem taşır. Bir molekülün bir formu istenen etkiyi yaratırken diğeri daha zayıf veya tamamen farklı etki gösterebilir; hatta bazı durumlarda biri ilaçken diğeri zehir olabilir. Doğada enzimler ve reseptörler, doğru kiraliteye sahip molekülleri hatasız seçebilir; bu durum, elin eldivene uyması gibidir.

Ancak bu hassasiyeti laboratuvar ortamında sağlamak zordur. Kiral molekülleri ayırt edebilecek bir malzemenin kendisinin de bir şekilde kiral olması gerekir. TalTech süpramoleküler araştırma grubu, bu kiraliteyi bir molekülden diğerine aktarmanın yolunu buldu. Bunun için iki farklı molekül tipini birleştirdiler.

Porfirinler ve hemikükürbituriller

İlk bileşen, hemoglobinde oksijen taşıyan ve klorofilde fotosentezi başlatan yapılara benzer porfirinler oldu. Porfirinlerin optik özellikleri oldukça iyi olduğundan, bir çözeltide belirli bir maddenin bulunup bulunmadığını tespit eden kimyasal sinyal lambaları gibi davranırlar. Ancak bu moleküller simetriktir ve sağ ya da sol elli maddeleri ayırt edemezler.

Bu eksikliği gidermek için araştırmacılar, balkabağı şeklindeki hemikükürbituril moleküllerini eklediler. Bu moleküller laboratuvarda ayna görüntüsü şeklinde iki formda üretilebilir. İki yapı taşını birleştirerek, hedef maddeyi yakalayıp görünür bir sinyal veren bütünleşik bir sensör oluşturdular.

Deneylerde çinko ve magnezyum porfirinler, konakçı moleküllerle farklı çözücü ve sıcaklık koşullarında kendiliğinden reaksiyona sokuldu. Sonuçta 31 yeni moleküler yapı oluştu; bazıları tek kompleksler, uzun zincirler ve hatta kiral sarmallar olarak organize oldu. İlk yazar ve doktora öğrencisi Marko Sakarašvili, "En şaşırtıcı olan, kullanılan bileşenlere bağlı olarak moleküllerin çok farklı yapılar oluşturmasıydı. Bu, sistemin ne kadar esnek olduğunu gösteriyor." dedi.

Uygulama alanları

Malzemeler, özellikle katı formda yüksek sinyal verdi; bazı durumlarda kiralite sinyali çözeltidekinden on kat daha güçlüydü. Roma Tor Vergata Üniversitesi iş birliğiyle, bu malzemelerden kiral molekülleri ayırt edebilen elektronik bir burun geliştirildi. Gelecekte ilaç kalite kontrolü, gıda ve parfüm analizi ile çevresel izleme gibi alanlarda kullanılabileceği belirtiliyor. Araştırma, karmaşık kiral davranışların karmaşık moleküller gerektirmediğini, doğru yapı taşlarının seçilmesiyle elde edilebileceğini gösteriyor.

Çalışma, Inorganic Chemistry dergisinde yayımlandı.