يفتح السلوك غير المتوقع للجزيء الطريق أمام إنتاج أدوية ذكية ضد العدوى

عادة، تخضع الجزيئات من فئة السبيروبيران لتغيرات جذرية في البنية والشكل وحتى السمية عند تعرضها للضوء فوق البنفسجي. قام علماء من معهد أبحاث الكيمياء الفيزيائية والعضوية التابع للجامعة الفيدرالية الجنوبية بدراسة السبيروبيران، الذي أضيف إليه جزء إضافي (ما يسمى الأزوميثين)، وفحصوا كيفية تفاعله مع الضوء. ثم حدث شيء مثير للاهتمام. ونتيجة لتشعيع الجزيء، توصل الخبراء إلى استنتاج مفاده أن السيناريو الكلاسيكي لم ينجح. ولم يحدث التحول المتوقع إلى الشكل الملون. وبدلاً من ذلك، لم يتسبب الضوء في “انحناء” الجزء الرئيسي من الجزيء، بل تسبب في “انحناء” الجزء الإضافي على وجه التحديد. علاوة على ذلك، كان السبيروبيران الأصلي نفسه نشطًا ضوئيًا تمامًا، ولكن بعد إضافة هذه القطعة، بدا أنه ينقل كل قدرته على التفاعل مع الضوء. “كان من المثير للدهشة أن السبيروبيران الأصلي كان فوتوكروميكًا تمامًا، وبعد إدخال جزء الأزوميثين، “نقل” كل نشاطه الضوئي إليه. وهذا، بالمناسبة، له القيمة الأساسية الأكبر بين جميع نتائج البحث،” يلاحظ كبير الباحثين في مختبر التخليق العضوي الخاص بمعهد البحث العلمي للفيزياء والكيمياء بالجامعة الفيدرالية الجنوبية، مرشح العلوم الكيميائية أرتيم بوجاشيف. بالنسبة للباحثين في معهد أبحاث الكيمياء الفيزيائية والعضوية بجامعة SFU، يعد هذا اكتشافًا مهمًا: لقد غيّر الجزيء “قواعد اللعبة”. بدأت مدرسة روستوف للكيميائيين الاصطناعيين، المتخصصة في سبيروبيران الفوتوكرومية والمركبات ذات الصلة، في التبلور منذ أكثر من نصف قرن، في معهد أبحاث الفيزياء والكيمياء التابع لجامعة الدولة الروسية في السبعينيات. كان في أصول الاتجاه علماء بارزون فلاديمير مينكين وأناتولي ميتيليتسا وأناتولي تشيرنيشيف وجينادي دوروفينكو، وقدم بوريس لوكيانوف وليونيد نيفوروشكين ونيكولاي فولوشين ونيكولاي شيليبين وباحثون آخرون مساهمات كبيرة في تطويره. على مدى عقود، أصبحت مدرسة روستوف واحدة من أشهر المدارس في مجال كيمياء المركبات الفوتوكرومية. أجرى ممثلوها أبحاثًا رائدة حول تخليق ودراسة السبيروبيرانات استنادًا إلى أنظمة حلقية غير متجانسة مختلفة، ونشروا النتائج في مجلات علمية دولية رائدة وقدموا بانتظام تطوراتهم في المؤتمرات المتخصصة الكبرى، بما في ذلك الندوة الدولية حول اللونية الضوئية العضوية (ISOP). كان أحد القادة في هذا الاتجاه لسنوات عديدة هو دكتور في العلوم الكيميائية بوريس سيرجيفيتش لوكيانوف، الذي ترأس مختبر التركيب العضوي الخاص التابع لمعهد البحث العلمي للفيزياء والكيمياء بالجامعة الفيدرالية الجنوبية حتى عام 2023. وتحت قيادته، تم تدريب أجيال جديدة من الباحثين، بما في ذلك إيليا أوزوجين وأرتيم بوجاشيف. اليوم، يرأس المختبر طالب بوريس سيرجيفيتش، مرشح العلوم الكيميائية إيليا أوزوجين، الذي يواصل تطوير الأبحاث في مجال الأنظمة الجزيئية التي يتم التحكم فيها ضوئيًا، وعلم الصيدلة الضوئية، والتصوير الحيوي، والخلايا الكهروضوئية العضوية. موظفو معهد أبحاث الفيزياء والكيمياء بالجامعة الفيدرالية الجنوبية ، من اليسار إلى اليمين – أوزوغين إيليا فياتشيسلافوفيتش ، أرتيم بوجاتشيف ، أناستاسيا كوزلينكو / © الأرشيف الشخصي لأرتيم بوجاتشيف ، الخدمة الصحفية للجامعة الفيدرالية الجنوبية “ترتبط الاتجاهات الرئيسية لعمل مختبر التوليف العضوي الخاص التابع لمعهد أبحاث الفيزياء والكيمياء بالجامعة الفيدرالية الجنوبية بمجالات مثل علم الصيدلة الضوئية ، “التصور الحيوي والخلايا الكهروضوئية العضوية. يتلقى المختبر منحًا من مؤسسة العلوم الروسية بشكل مستمر؛ وكان الطلاب وطلاب الدراسات العليا في المختبر في سنوات مختلفة فائزين ببرامج UMNIK وبدء التشغيل الطلابي لصندوق تشجيع الابتكار، بالإضافة إلى الحاصلين على المنحة الرئاسية الروسية”. يا عميد كلية الكيمياء يفغيني كورشونوف. وبالنسبة للطب، هناك أيضًا خيارات لمختلف التطبيقات. ترتبط مشكلة الالتهابات المزمنة إلى حد كبير بما يسمى الأغشية الحيوية. هذه مجتمعات من البكتيريا تغطي نفسها بطبقة واقية – وغالبًا ما لا تعالجها المضادات الحيوية التقليدية. إن مسألة علاج مرض الزهايمر ليست أقل إلحاحا: يجب توصيل الدواء إلى الهدف بالضبط حتى لا تكون هناك آثار جانبية. وهذا هو المكان الذي يمكن أن يكون فيه هذا الجزيء غير العادي مفيدًا. ووفقا للعالم، فإن لديه القدرة على أن يصبح الأساس للأدوية المنشطة بالضوء. تخيل: لقد أعطيت دواءً آمنًا، ثم وجهت شعاعًا من الضوء إلى المنطقة المطلوبة – وتم تشغيل الدواء. ملخص رسومي للمقال / © الأرشيف الشخصي لأرتيم بوجاشيف، الخدمة الصحفية لجامعة SFU “إن إدخال جزء من الآزوميثين في بنية سبيروبيران يجعله مرشحًا واعدًا محتملاً لإنشاء أدوية تهدف إلى علاج مرض الزهايمر، أو مضاد حيوي فعال قادر على تدمير الأغشية الحيوية عند التحكم فيه بالضوء”، يوضح أرتيم بوجاتشيف. ونشرت نتائج الدراسة في مجلة الكيمياء الهيكلية. لا يزال هذا علمًا أساسيًا، لكن هذه النتائج “الخاطئة” هي التي تؤدي غالبًا إلى تقنيات حقيقية للمستقبل.