Poniedziałek, 15 sierpnia 2022 r.   Imieniny: Napoleona, Stelii
Polskie Radio PiK » Nauka i technologie
Plichta
2022-04-27, 19:30 PAP/Redakcja

Zespół prof. Grzybowskiego: Z odpadów chemicznych można produkować leki

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

2022-08-07, godz. 12:04 GDDKiA: do końca roku jeszcze 34 stacje ładowania aut elektrycznych Do końca tego roku mają zostać uruchomione 34 stacje ładowania samochodów elektrycznych w Miejscach Obsługi Podróżnych (MOP) kat. I przy trasach szybkiego… » więcej 2022-08-04, godz. 11:15 Hakerzy z grupy Squad303 ujawnią powiązania polskich firm z Rosją „Już w tym tygodniu będziemy gotowi na rozpoczęcie kolejnej operacji. Ujawnimy wszystkie osoby z Rosji i powiązane z nimi firmy działające w Wielkiej Brytanii… » więcej 2022-08-04, godz. 09:10 Zimne napoje w czasie upałów? To nie jest dobry pomysł! Nawadnianie organizmu podczas wysokich temperatur jest kluczowe. Jednak temperatura wody powinna być zbliżona do temperatury naszego ciała i nie należy pić… » więcej 2022-08-01, godz. 13:45 Prehistoryczny niedźwiedziopies polował w Pirenejach Skamieniałości prehistorycznego wymarłego drapieżnika, groźnego niedźwiedziopsa, odkryto w Pirenejach - informują naukowcy na łamach pisma „PeerJ”. » więcej 2022-07-12, godz. 18:07 NASA udostępniła kolejne zdjęcia z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba [zdjęcia] Najgłębszy obraz Wszechświata w podczerwieni, widmo atmosfery planety pozasłonecznej, dwie mgławice i grupa galaktyk - to obiekty pokazane we wtorek przez… » więcej 2022-07-12, godz. 09:00 Wynalazki naukowców z bydgoskiego UKW docenione na targach w Japonii W pierwszych dniach lipca, w japońskim Kyoto odbyły się Międzynarodowe Targi Designu oraz Innowacyjności JDIE. Nagrodzono tam aż dziewięcioma medalami siedem… » więcej 2022-07-08, godz. 11:35 Profesor UKW z ministerialnym grantem na badanie pierwszej historii Polski Ponad pół mln zł wynosi kwota, jaką minister edukacji i nauki dofinansował projekt „Chronica Polonorum Macieja z Miechowa - tłumaczenie i edycja”. Kierownikiem… » więcej 2022-07-05, godz. 09:09 Stypendia dla wybitnych młodych naukowców. W regionie prym wiedzie UMK Minister Edukacji i Nauki przyznał stypendia 215 młodym naukowcom, w tym 37 doktorantom. W tym gronie znalazło się 15 osób z kujawsko-pomorskich uczelni… » więcej 2022-07-05, godz. 07:27 Maturzyści z niecierpliwością czekali na wyniki egzaminów i wreszcie się doczekali! Ministerstwo Edukacji i Nauki i Centralna Komisja Egzaminacyjna ogłoszą we wtorek (5 lipca) przed południem ogólnopolskie wyniki tegorocznych egzaminów maturalnych… » więcej 2022-05-17, godz. 10:41 Zdobyli 19 nagród za wynalazki i innowacje. Wielki sukces naukowców z UKW Pracownicy naukowi z bydgoskiego Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego otrzymali aż 19 nagród i wyróżnień podczas XV Międzynarodowych Targów Wynalazków i Innowacji… » więcej
1234567