The Scripps Research Institute har blitt tildelt US Patent No amerikanske 7.375.234 B2, som dekker en bred klasse av kjemiske reaksjoner som etterligner biologisk effektivitet og åpner døren til en ny verden av kjemi.
Patentet mangfoldige mulige bruksområder inkluderer utvikling av nye medisiner, bioaktive nanomaterialer, anti-bakterielle og ikke-immunogene belegg for medisinske implantater, belegg for halvledere, belegg og lim for skipsskrog, selvhelbredende materialer, mikroelektronikk og responsive nanomaterialer, og overflate-sensitive lim, for å nevne noen.
Den patenterte teknologien stammer fra oppdagelsen at under riktige forhold, kan kobber raskt og pålitelig katalysere medlemmer av to store kjemiske grupper, azider og alkyner. Disse reaksjonene muliggjøre kontrollerte dannelsen av en nesten endeløs rekke av nye molekyler.
"Fordi denne teknologien er så revolusjonerende, har det brede anvendelighet som er veldig spennende," sier Polly Murphy, senior vice president of Business and Scientific Services ved Scripps Research. "Vi tror det har potensial til å brukes i alle grener av industrien som bruker kjemi."
Den patenterte reaksjonene er en kommersielt lovende utvikling innenfor bredere domene "klikk kjemi," utviklet av Nobel Prize-vinnende kjemiker Barry Sharpless, en professor ved Scripps Research. Klikk kjemi refererer til klasser av reaksjoner der de kjemiske komponentene som brukes "klikk" sammen for å binde så enkelt og pålitelig som de to biter av en bilbeltet spenne. Spennen fungerer uansett hva som er knyttet til det så lenge to stykker kan nå hverandre.
Tusenvis av Sitater
Klikk kjemi forskning av Sharpless og hans kolleger ble først møtt med skepsis av en kjemi samfunn som var mer vant til forskning som fokuserer på stadig mer komplekse kjemiske reaksjoner.
"Det var vanlig lo i begynnelsen," sier Valery Fokin, førsteamanuensis og Sharpless 'kollega.
Men, over tid, ble nytten av kjemien involvert klart, og det er nå mer enn 1000 siteringer for arbeidet i vitenskapelige publikasjoner. Det nye patentet er ytterligere bekreftelse på klikk kjemi betydning.
Klikk kjemi fokuserer hovedsakelig på reaksjoner involverer azider, en klasse av nitrogen-inneholdende molekyler, og alkyner, en gruppe av hydrokarboner som acetylen. Disse gruppene har en ekstrem kjemisk forkjærlighet for "klikke" med hverandre og danner stabile molekyler som kalles Triazoles. Så viktig, disse to gruppene er svært tilbakeholdne med å bånd med noen andre typer molekyler. Blant andre fordeler, betyr dette reaksjoner som involverer disse gruppene kan gjøres nesten hvor som helst, inkludert i vann og blod, hvor mange andre reaksjoner er umulig-uten at det dannes uønskede biprodukter.
I begynnelsen av arbeidet, var en begrensende faktor med azider og alkyner at reaksjoner mellom dem vanligvis gikk sakte. Men i 2001, gjorde Fokin og Luke Green (deretter en postdoc i laboratoriet og en co-oppfinner) en overraskende oppdagelse som kobber salter dramatisk akselerert azide-alkyne cycloaddition, og førte til den nye patentet i prosessen. Forskerne fant at når kobber var til stede sammen med azider og alkyner, kan reaksjonen mellom dem fortsette millioner av ganger raskere og med nesten 100 prosent pålitelig-en nesten uhørt begrep i kjemi. "The kobber fungerer som en slags universell kontakten," sier Fokin. Uansett hva slags azid og alkyne-en kan være knyttet til et annet molekyl og man kan være festet til en bil-du vil gjøre koblingen mellom de to. "
Selv om noen spørsmål om de mekanismene som er involvert forbli åpen, generelt kobber samhandler med både azider og alkyner å lett endre dem, gjøre dem mer reaktivt med hverandre, dramatisk lette dannelsen av Triazoles. Men til tross for dette hyperaktiv reaktivitet, de to gruppene forblir inert til andre typer molekyler.
"Det var ren serendipity", sier Sharpless av oppdagelsen av kobber effekten. "Jeg kunne bare ikke tro at reaksjonen. Det høres ut som magi, men ingenting kan stoppe det. Det er som et sort hull." Bemerkelsesverdig, men kobber har nesten ingen effekt på verken en azide eller en alkyne alene; reaktiviteten kun inntreffer dersom minst en av hver er til stede.
Mange potensielle bruksområder
Av mange områder hvor den patenterte teknologien kan brukes, potensielle bruksområder inkluderer produksjon av nye farmasøytiske kandidater og nye polymere materialer, som lim og belegg, for bruk i high-tech elektronikk applikasjoner. Triazoles er usedvanlig stabilt ved høye temperaturer, noe som gjør dem ideelle for bruk i elektronikk, hvor datamaskiner og andre enheter må varme opp og kjøle ned utallige ganger i årevis uten lim i sine sjetonger (eller elektroniske komponenter) bryte ned. Enkelte Triazoles er også svært klissete, binding sterkt til metaller og andre materialer, inkludert glass og plastdeler, en annen kritisk faktor for elektronikk. "Sammen med vår kollega MG Finn, har vi allerede vist at vi kan lage lim som er flinkere til å" sveise "metal komponentene sammen enn noe annet på markedet," sier Fokin.