‘7/24 insansız sentez platformu’ ilaç adayları üretmek için robotları ve ışığı kullanıyor

Yapay zeka, ilaç potansiyeli olan moleküller tasarlasa bile, üretim süreci yavaşsa ilaç geliştirme gecikebilir. KAIST araştırmacıları, hammaddelerin karıştırılmasından sentez ve analize kadar tüm süreci otomatik olarak gerçekleştirmek için sentez robotları ve ışık kullanan bir “insansız sentez platformu” geliştirdi. Teknolojinin, tekrarlanan deneylerin yükünü azaltarak daha geniş bir ilaç adayı bileşik yelpazesinin güvence altına alınmasına yardımcı olması bekleniyor.

Kimya Bölümü’nden Profesör Yoonsu Park liderliğindeki bir araştırma ekibi, görünür ışığı sürekli akış süreciyle birleştiren insansız bir sentez platformu geliştirdi. Araştırmacılar, platformu kullanarak farmasötik geliştirmede kullanılan temel bir moleküler çerçeve olan “N-metil pirol” iskelesini sentezlediler ve sürekli üretim yoluyla üretimi artırma potansiyelini gösterdiler.

Çalışma dergide yayınlandı JACS Au.

Sentezin karıştırmadan analize kadar otomatikleştirilmesi

İlaç geliştirmede, tasarlanan moleküllerin etkinliğinin ve güvenliğinin test edilebilmesi için sentezlenmesi gerekir. Bununla birlikte, moleküler yapıdaki küçük farklılıklar bile tamamen yeni reaksiyon koşulları gerektirebilir ve küçük ölçekli sentez başarılı olsa bile, üretimin ölçeğinin büyütülmesi ışık veya ısının aktarılma şeklini değiştirebilir ve koşulların yeniden ayarlanmasını gerektirebilir.

Bu yükü azaltmak için araştırma ekibi bir ham madde dağıtım robotunu, otomatik pompaları, ışık ışınlama reaksiyon sistemini ve analitik ekipmanı tek bir sisteme entegre etti.

Bir araştırmacı ekipmanı hazırlayıp koşulları belirledikten sonra, robot ham maddeleri karıştırır ve pompalar, ham madde çözeltisini dar bir tüp aracılığıyla sabit bir hızda sürekli olarak besler. Görünür ışık daha sonra kimyasal reaksiyonu başlatmak için tüpün üzerine yönlendirilir.

Hammaddelerin reaksiyona girerek sürekli olarak sistemden beslendiği bu yönteme “sürekli akış prosesi” adı verilmektedir. Bu, her şeyi aynı anda büyük bir tencereye koymak yerine, malzemeleri sürekli olarak küçük bir tencereye koymaya benzer. Dar bir tüp kullanılması, ışığın çözelti boyunca eşit şekilde dağıtılmasını kolaylaştırırken, aynı işlemin daha uzun süre çalıştırılmasıyla üretim artırılabilir.

Reaksiyon tamamlandıktan sonra çözelti otomatik olarak analitik ekipmana aktarılır. Ekipman, istenen bileşiğin başarılı bir şekilde üretilip üretilmediğini ve ne kadarının üretildiğini belirler. Hammaddelerin karıştırılmasından nihai sonuçların kontrol edilmesine kadar tüm süreç, araştırmacıların çözümü her seferinde manuel olarak aktarmasına ve ölçmesine gerek kalmadan otomatik olarak ilerler.

Tek bir atomu düzenlemek

Otomatik sistemin performansını değerlendirmek için araştırma ekibi tek atom düzenleme reaksiyonunu karşılaştırdı. Bu, furan adı verilen başlangıç ​​malzemesinin genel moleküler çerçevesini sağlam tutarken belirli bir atomun seçici olarak yerini alan yeni bir teknolojidir.

Bu şekilde üretilen bileşikler, bir ilacın vücuttaki proteinlere bağlanma biçimini değiştirebiliyor ve bu nedenle ilaç geliştirmede teknoloji dikkat çekiyor.

Karmaşık bileşiklerin test edilmesi ve sürekli üretim

Araştırma ekibi sentetik yöntemi 20’den fazla furan bazlı bileşiğe uyguladı. Yapısal açıdan karmaşık doğal ürünlerde bile, yapının geri kalanı bozulmadan bırakılarak istenen kısım değiştirilebilir. Sürekli akış sürecinde ekip aynı zamanda sürekli olarak N-metil pirol iskelesini üretmeyi de başardı.

İlaç geliştirme, biraz farklı yapılara sahip bileşikler üretmeyi ve bunların etkinlik ve güvenliklerini karşılaştırmayı içerir. Örneğin, mevcut bir bileşiğin bir kısmı değiştirilebilir ve daha sonra bunun terapötik bir hedef proteine ​​daha etkili şekilde bağlanıp bağlanmadığını veya orijinal bileşiğe göre daha düşük toksisiteye sahip olup olmadığını belirlemek için test edilebilir.

Yeni teknolojinin, bu tür karşılaştırmalar için gereken bileşiklerin elde edilmesini daha verimli hale getirmesi ve araştırmacıların umut vaat eden ilaç adaylarını belirlemesine yardımcı olması bekleniyor.

Park şunları söyledi: “Moleküllerin ne kadar hızlı ve güvenilir bir şekilde sentezlenebileceği, gelecekteki ilaç geliştirmenin hızını belirleyecektir. Bu çalışmada geliştirilen platformun, reaksiyon koşullarının ölçülmesine ve yeniden üretilmesine olanak sağlayarak otomatik organik sentez çağına doğru ilerlemek için bir temel sağlamasını bekliyoruz.”