»Včasih so najenostavnejše rešitve najboljše,« so obrazložitev letošnje Nobelove nagrade za kemijo začeli v Švedski kraljevi akademiji znanosti. Prestižni naslov nobelovca in 900.000 evrov nagrade si bodo razdelili ameriški kemik Barry Sharpless z ameriške univerze Stanford, danski kemik Morten Meldal z univerze v Köbenhavnu in ameriška znanstvenica s področja biokemije Carolyn Bertozzi, prav tako z univerze Stanford. Sharpless je postal eden redkih v zgodovini podeljevanja Nobelovih nagrad, ki jo je prejel dvakrat. Prvič že leta 2001.
Nagrado so podelili za razvoj klik kemije in bioortogonalne kemije. Zapleten naziv, ki pa v bistvu razkriva, da je poenostavljena kemija (klik kemija) povzročila pravo revolucijo v sestavljanju kompleksnih molekul in s tem izboljšavi številnih materialov. Hkrati je ta tehnologija posegla na področje biokemije, konkretno v raziskave celic, kar je lahko sila pomembno v farmaciji in celo pri zdravljenju rakavih celic. Znanstveniki so namreč, kot so zapisali na švedski akademiji znanosti, dobili nagrado za »domiselno orodje za gradnjo molekul«. Poskusimo razložiti, za kaj gre. Sestavljanje bolj enostavnih molekul v kompleksnejše in s tem uporabnejše gre naravi zelo dobro od rok, človeku v laboratoriju pa precej težje. Seveda gre, a tako početje zahteva ogromno časa in denarja, predvsem pa tak proces pušča za sabo ogromno neporabljenega, odpadnega materiala. Ob koncu tisočletja pa je Sharpless začel razvijati novo metodo združevanja molekul in jo poimenoval klik kemija. Hkrati (a vsak na svojem koncu sveta) sta potem Sharpless in Meldal razvila »kraljevi dragulj« v klik kemiji, z bakrom katalizirano cikloadicijo med alkini in azidi. Kemijski proces, ki je dandanes vsesplošno uporaben v farmaciji, kartiranju DNK, izdelavi novih materialov in še in še. »Gre za vrsto kemije, ki deluje v blagih pogojih. Deluje v vodi, ob prisotnosti kisika, pri majhnih količinah in v nizkih koncentracijah. Gre za hitre reakcije, ki vedno delujejo. In prav zato so tako uporabne in danes razširjene po vsem svetu,« je povedal docent za področje organske kemije na Fakulteti za kemijo in kemijsko tehnologijo Univerze v Ljubljani dr. Martin Gazvoda.
Odkritje, ki je spremenilo
svet kemije
Zelo poenostavljeno: azidi soli so molekule, ki imajo zaporedno vezane tri dušikove atome, alkin pa je nenasičen ogljikovodik, ki ima med dvema ogljikovima atomoma trojno vez. Meldal je po naključju odkril, da če kot katalizator v reakcijo med tema molekulama vključiš baker, se molekuli s kovalentnima vezema združita na »napačnih« koncih in tvorita zaključen obroč – triazol. Kemiki bodo vedeli, da gre za zelo trdno in zato zelo uporabno vez. Od tega odkritja lahko na azidno izhodno spojino namestijo eno molekulo in na drugo alkin ter ju s pomočjo bakrovega katalizatorja združijo. Reakcija je hitra, učinkovita in uporabna za povezovanje vseh vrst molekul oziroma različnih materialov. Recimo: želimo imeti mehkejšo plastiko. Nič lažjega, na trdo plastiko s klik kemijo nalepimo »mehčalec«. Ali pa delamo nove materiale, ki prevajajo elektriko, srkajo sončno svetlobo, so antibakterijski, nas ščitijo pred ultravijolično svetlobo in še in še. »Gre za tako pomembno odkritje, da sta znanstvenika dobila Nobelovo nagrado dvajset let po odkritju, kar je za naše področje hitro,« je še razložil dr. Gazvoda.
Revolucija: kemijska reakcija
na živih organizmih
In tako pridemo še do tretje nagrajenke – Carolyn Bertozzi. Ta je ugotovila, da prej omenjeno in podobne kemijske reakcije lahko uporabimo tudi na živih organizmih. Tako je uvedla termin bioortogonalno, kar pomeni, da lahko neka reakcija deluje v živih organizmih in pri tem ne vpliva na njihovo delovanje. To je uporabno pri preučevanju celic. Natančneje pri preučevanju glikanov, ogljikovih hidratov, ki imajo pomembno strukturno in metabolično vlogo. So pa težko vidni. In znanstvenica jih je s klik tehnologijo nadgradila s fluorescenčno svetlobo, da so postali vidni in je bilo preučevanje lažje. Od tu naprej so možnosti neskončne. No, v zapletenem znanstvenem procesu je iz prej opisane reakcije med alkini in azidi morala odstraniti baker, ki je za živa bitja strupen. Zdaj se s preučevanjem biomolekul na tak način ukvarja na tisoče znanstvenikov po vsem svetu, tudi tisti, ki preučujejo bolezenske procese v celicah. Prav Carolyn Bertozzi se je še posebej osredotočila na rakave celice. »To področje je še v zgodnji fazi, odkrili smo le nekaj reakcij in verjetno bomo odkrili še veliko novega,« je ob razglasitvi nagrade dejala znanstvenica.