Zespół prof. Grzybowskiego: Z odpadów chemicznych można produkować leki

2022-04-27, 19:30  PAP/Redakcja
Prof. Bartosz Grzybowski/fot/ The Grzybowski Group/Facebook

Prof. Bartosz Grzybowski/fot/ The Grzybowski Group/Facebook

Potężny algorytm komputerowy przeczesał miliardy możliwych reakcji chemicznych i pokazał, jak ze związków chemicznych traktowanych dotąd jako odpady przemysłowe produkować można ok. 300 leków - opisują w publikacji w „Nature” badacze z zespołu prof. Bartosza Grzybowskiego.

W przemyśle chemicznym, farmaceutycznym, fabrykach leków, biodiesla albo np. zakładach zajmujących się recyklingiem przeprowadza się na masową skalę reakcje chemiczne. Oprócz substancji pożądanych powstają tam też tony niepotrzebnych związków chemicznych, których nie ma potem jak utylizować.

Gliceryna przy produkcji biopaliw

Prof. Bartosz Grzybowski (z Allchemy Inc. ale i z Instytutu Chemii Organicznej PAN oraz Uniwersytetu UNIST w Korei Płd.) podaje przykład gliceryny, która powstaje przy produkcji biopaliw czy fenolu z kopalni węgla. - Dziesiątki tysięcy ton takich substancji nieraz zalegają całymi dekadami w cysternach i nie wiadomo, jak się ich pozbyć bez szkody dla środowiska - opisuje.

Dotąd takie substancje traktowane były często jako odpady, ale w przyszłości wcale tak być nie musi. Mogą one służyć jako składniki w produkcji kolejnych cennych związków chemicznych.

Zespół prof. Grzybowskiego przejrzał katalogi firm z całego świata i wybrał ok. 200 typów związków chemicznych, które tam powstają, a są teraz traktowane jako odpady. A następnie wskazał te chemikalia zaprojektowanemu przez siebie programowi Allchemy. Allchemy - to własność amerykańskiej spółki założonej przez prof. Grzybowskiego i dr Sarę Szymkuć - gromadzi gigantyczną wiedzę o różnych typach reakcji chemicznych - z uwzględnieniem warunków, w jakich te przemiany zachodzą. Aby przygotować program Allchemy, trzeba było wykorzystać zaawansowaną wiedzę chemiczną i wykorzystać możliwości sztucznej inteligencji.

300 różnych leków

Maszyna wirtualnie przetestowała miliardy reakcji, jakie mogłyby zachodzić między substancjami „odpadowymi". Produkt jednej reakcji może następnie służyć jako składnik do kolejnej, stąd tak duża liczba kombinacji. Czasem wspomagać się można też było łatwo dostępnymi na rynku substratami. Okazało się, że z zadanych związków można przygotować - w nieskomplikowanych warunkach - mnóstwo pożądanych na rynku produktów: w tym 300 różnych leków czy związki przydatne w rolnictwie.

I tak w publikacji w "Nature" (https://www.nature.com/articles/s41586-022-04503-9) badacze podają, jak ze składników, które wydawały się dotąd odpadami, można wyprodukować m.in. ibuprofen (związek przeciwbólowy), carvedilol i valsartan (stosowany w leczeniu nadciśnienia i chorób serca), mirabegron (pomocny w leczeniu chorób pęcherza), czy dofetylid (przeciw arytmii).

Aby zademonstrować, że leki rzeczywiście da się produkować z odpadów, zespół rozpoczął współpracę z inną amerykańską firmą - produkującą niewielkie reaktory chemiczne. Firma przeprowadziła syntezę zgodnie z przepisem przygotowanym przez algorytm i wyprodukowała z odpadów kluczowe składniki leków przydatnych w ratowaniu pacjentów pod respiratorami - choćby w COVID-19 (cisatracurium, midazolam, propofol). - Jeden z leków przygotowanych w taki sposób przez tę firmę czeka teraz na zatwierdzenie ze strony amerykańskiej rządowej agencji Food and Drug Administration” - informuje prof. Grzybowski.

Komputery - wszechświat możliwości

Naukowiec pytany, czy odpady nie zawierają zbyt wiele zanieczyszczeń czy substancji szkodliwych, aby produkować z nich leki, odpowiada, że nie. Tłumaczy, że firmy farmaceutyczne wiedzą, jak oczyszczać związki chemiczne do produkcji leków i proces oczyszczania jest zawsze uwzględniony w procesie produkcji leku, tak, by w produkcie końcowym nie znalazły się żadne substancje niepożądane.

Tzw. chemia cyrkularna - gdzie produkty jednych reakcji służą jako składniki do kolejnych reakcji - to podejście do utylizacji odpadów chemicznych zalecane w choćby w dokumentach Unii Europejskiej. Dotąd jednak trudno było wymyślić, jak z odpadów chemicznych zrobić użytek: reakcje trzeba było projektować ręcznie, „na kartce”. Teraz zaś, dzięki ogromnej możliwości obliczeniowej dawanej przez komputery, otwiera się nowy wszechświat możliwości. Można szybko przeczesywać ogromne zasoby danych i znacznie szybciej znajdować pomysły na wykorzystanie kłopotliwych związków chemicznych.
Szukanie zastosowań dla substancji szkodliwych to tylko jedno z zastosowań programu Allchemy. Dwa lata temu zespół prof. Grzybowskiego na łamach „Science" dzięki Allchemy wskazał chemiczne drzewo początków życia - pokazał, jak z prostych związków chemicznych, które mogły być dostępne na Ziemi mogło powstać życie. (https://naukawpolsce.pl/aktualnosci/news,84006,polacy-w-science-pokazali-chemiczne-drzewo-poczatkow-zycia.html)

Prof. Grzybowski jest też autorem programu „Chematica", który podobnie jak Allchemy, korzystając z ogromnej bazy wiedzy o chemii organicznej, potrafi wskazać różne sposoby dojścia do zadanych z góry produktów. Program ten był bohaterem innej publikacji w „Nature" (https://naukawpolsce.pl/aktualnosci/news%2C84399%2Cnaukowcy-stworzyli-program-komputerowy-planujacy-skomplikowane-syntezy)

Nauka i technologie

Wynalazki naukowców z bydgoskiego UKW docenione na targach w Japonii

Wynalazki naukowców z bydgoskiego UKW docenione na targach w Japonii

2022-07-12, 09:00
Profesor UKW z ministerialnym grantem na badanie pierwszej historii Polski

Profesor UKW z ministerialnym grantem na badanie pierwszej historii Polski

2022-07-08, 11:35
Stypendia dla wybitnych młodych naukowców. W regionie prym wiedzie UMK

Stypendia dla wybitnych młodych naukowców. W regionie prym wiedzie UMK

2022-07-05, 09:09
Maturzyści z niecierpliwością czekali na wyniki egzaminów i wreszcie się doczekali

Maturzyści z niecierpliwością czekali na wyniki egzaminów i wreszcie się doczekali!

2022-07-05, 07:27
Zdobyli 19 nagród za wynalazki i innowacje. Wielki sukces naukowców z UKW

Zdobyli 19 nagród za wynalazki i innowacje. Wielki sukces naukowców z UKW

2022-05-17, 10:41
Łazik zaprojektowany przez grudziądzkich uczniów w finale konkursu Explory [zdjęcia, wideo]

Łazik zaprojektowany przez grudziądzkich uczniów w finale konkursu Explory [zdjęcia, wideo]

2022-05-17, 07:15
Naucz sięodróżniać prawdę od fałszu w Internecie. Kursy online za darmo

Naucz się odróżniać prawdę od fałszu w Internecie. Kursy online za darmo

2022-05-08, 21:00
Nauka jest dla człowieka. Startuje 20. Toruński Festiwal Nauki i Sztuki

„Nauka jest dla człowieka". Startuje 20. Toruński Festiwal Nauki i Sztuki

2022-04-20, 15:30
Polskie Radio wypada korzystniej w nowych badaniach słuchalności radia w Polsce

Polskie Radio wypada korzystniej w nowych badaniach słuchalności radia w Polsce

2022-04-06, 19:13
Ważne: nasze strony wykorzystują pliki cookies.

Używamy informacji zapisanych za pomocą cookies i podobnych technologii m.in. w celach reklamowych i statystycznych oraz w celu dostosowania naszych serwisów do indywidualnych potrzeb użytkowników. Mogą też stosować je współpracujący z nami reklamodawcy, firmy badawcze oraz dostawcy aplikacji multimedialnych. W programie służącym do obsługi internetu można zmienić ustawienia dotyczące cookies. Korzystanie z naszych serwisów internetowych bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zapisane w pamięci urządzenia. Więcej informacji można znaleźć w naszej Polityce prywatności

Zamieszczone na stronach internetowych www.radiopik.pl materiały sygnowane skrótem „PAP” stanowią element Serwisów Informacyjnych PAP, będących bazą danych, których producentem i wydawcą jest Polska Agencja Prasowa S.A. z siedzibą w Warszawie. Chronione są one przepisami ustawy z dnia 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych oraz ustawy z dnia 27 lipca 2001 r. o ochronie baz danych. Powyższe materiały wykorzystywane są przez Polskie Radio Regionalną Rozgłośnię w Bydgoszczy „Polskie Radio Pomorza i Kujaw” S.A. na podstawie stosownej umowy licencyjnej. Jakiekolwiek wykorzystywanie przedmiotowych materiałów przez użytkowników Portalu, poza przewidzianymi przez przepisy prawa wyjątkami, w szczególności dozwolonym użytkiem osobistym, jest zabronione. PAP S.A. zastrzega, iż dalsze rozpowszechnianie materiałów, o których mowa w art. 25 ust. 1 pkt. b) ustawy o prawie autorskim i prawach pokrewnych, jest zabronione.

Rozumiem i wchodzę na stronę