ساخت دارو‌های دقیق‌تر با شکستن سریع پیوند‌های کربن–فلوئور!

به گزارش مجله خبری نگار/برنا،دانشمندان دانشگاه گوته فرانکفورت موفق به توسعه کاتالیزگری نوین شده‌اند که قادر است پیوند‌های مستحکم کربن-فلوئور را در دمای اتاق و ظرف چند ثانیه بشکند؛ کشفی که می‌تواند در حوزه‌هایی، چون تولید دارو تحول‌آفرین باشد.

به گزارش ساینس دیلی، مواد شیمیایی موسوم به PFAS (مواد آلکیل پر و پلی‌فلوئوردار) به‌دلیل ساختار منحصر‌به‌فرد خود، کاربرد‌های گسترده‌ای در صنعت و زندگی روزمره دارند. این ترکیبات حتی در مقادیر بسیار کم، قابلیت دفع آب، روغن و آلودگی را دارند و در عین حال در برابر گرما و پرتو‌های فرابنفش بسیار مقاوم هستند. به همین دلیل، از آنها در تولید پوشاک تنفس‌پذیر مخصوص فضای باز، فرش‌های ضد لکه، ظروف یک‌بار مصرف، اتوی بخار، و ظروف نچسب آشپزی استفاده می‌شود.

در صنایع‌PFAS به‌عنوان روان‌کننده، سورفکتانت (فعال‌کننده سطحی)، عوامل مرطوب‌کننده، در آبکاری کروم و نیز در فوم‌های آتش‌نشانی کاربرد دارند. اما همین پایداری شیمیایی بالا، چالش‌هایی جدی در زمینه محیط زیست به وجود آورده است. چرا که این مواد، حتی پس از استفاده نیز در محیط باقی می‌مانند و تجزیه‌پذیری بسیار اندکی دارند.

بیشتر بخوانید

باتری سدیمی جدید همه چیز را تغییر می‌دهد!

کربن مایع متولد شد!

شکست انحصار ۴۰ ساله فناوری ایران با رادار ثانویه

هرچند در واحد‌های زباله‌سوز صنعتی، امکان نابودی تقریباً کامل این ترکیبات وجود دارد، اما در روند‌هایی مانند بازیافت منسوجات یا تصفیه لجن فاضلاب، ممکن است PFAS دوباره وارد چرخه محیط‌زیست شوند. آثار زیان‌بار این ترکیبات با کشف حضور آنها در منابع آب، خاک، گیاهان و حتی در بدن انسان‌ها، نگرانی‌های فراوانی را به‌دنبال داشته است. چراکه برخی از حدود ۴۷۰۰ ترکیب شناخته‌شده از خانواده PFAS مشکوک به سرطان‌زا بودن یا مرتبط با سایر خطرات جدی برای سلامت انسان هستند.

کاتالیزگری با قدرت شکستن پیوند‌های بسیار پایدار

یکی از ویژگی‌های اساسی ترکیبات PFAS، پایداری بالای ساختار مولکولی آنها و به‌ویژه پیوند‌های کربن–فلوئور (C–F) است. اما اکنون گروهی از شیمی‌دانان به رهبری پروفسور ماتیاس واگنر از مؤسسه شیمی معدنی و تجزیه‌ای دانشگاه گوته، موفق به طراحی کاتالیزگری شده‌اند که می‌تواند این پیوند‌ها را ظرف چند ثانیه و در دمای معمولی محیط بشکند.

در ساختار مرکزی این کاتالیزگر‌ دو اتم بور درون چارچوبی از کربن قرار دارند که به آن پایداری در برابر هوا و رطوبت می‌بخشد؛ ویژگی‌ای کم‌نظیر و بسیار سودمند در میان ترکیبات مبتنی بر بور. این ساختار نوین، شرایط ایده‌آلی برای انتقال مؤثر الکترون‌ها فراهم می‌آورد؛ عاملی کلیدی در شکستن پیوند‌های C–F.

کریستف بوخ، پژوهشگر دکترای این گروه و نویسنده اول مقاله، درباره نحوه عملکرد این کاتالیزگر می‌گوید: «برای شکستن پیوند‌های کربن-فلوئور به الکترون نیاز داریم، و این کاتالیزگر، توانایی بی‌نظیری در انتقال الکترون‌ها دارد. تاکنون از فلزات قلیایی مانند لیتیوم به‌عنوان منبع الکترون استفاده کرده‌ایم، اما هم‌اکنون در حال بررسی جایگزینی آن با جریان الکتریکی هستیم؛ راهکاری که فرآیند را بسیار ساده‌تر و کارآمدتر می‌سازد.»

چشم‌انداز‌هایی فراتر از حذف آلاینده‌ها

واگنر معتقد است که کاربرد این کاتالیزگر تنها به تخریب PFAS محدود نمی‌شود. به گفته وی، بسیاری از ترکیبات دارویی مهم دارای اتم‌های فلوئور هستند؛ عناصری که موجب افزایش پایداری زیستی دارو و تقویت اثربخشی آن می‌شوند. همچنین، وجود فلوئور می‌تواند جذب دارو در بدن را بهبود بخشد.

واگنر می‌افزاید: «ما اکنون ابزاری در اختیار داریم که به ما اجازه می‌دهد میزان فلوئوردار بودن ترکیبات را با دقت کنترل کنیم. این موضوع می‌تواند در توسعه دارو‌های مؤثرتر و هدفمندتر، نقش تعیین‌کننده‌ای ایفا کند.»

این کشف نوآورانه نه‌تنها نویدبخش راه‌حل‌های جدید برای مقابله با یکی از مقاوم‌ترین آلاینده‌های زیست‌محیطی است، بلکه می‌تواند زمینه‌ساز پیشرفت‌هایی چشمگیر در مهندسی دارو و طراحی مولکول‌های هدفمند شود.