Що таке “зелена” хімія?

Хіміки, які фінансуються Національним інститутом загальних медичних наук (National Institute of General Medical Sciences – NIGMS) при Національному інституті охорони здоров’я (National Institutes of Health – NIH), розробляють “зелені” способи винаходження, освоєння й виробництва ліків та інших молекул з терапевтичним потенціалом, а також сумішей, що використовуються у біомедичних дослідженнях. Один із наукових експертів інституту, спеціаліст із органічної хімії Боб Ліз (Bob Lees), описує деякі з цих спроб.

Що таке  “ зелена ”  хімія?

“Зелена” хімія – це конструювання більш екологічних хімічних процесів і продуктів. Деякі з 12 головних принципів “зеленої” хімії: зменшення відходів і токсичних побічних продуктів; використання більш стійких (відновлюваних) або придатних до біорозкладання матеріалів; економія енергії.

Чому “зелена” хімія важлива для здоров’я людини?

“Зелена” хімія корисна для нашого здоров’я з кількох причин. Вона використовується у виготовленні ліків і створенні інструментів візуалізації та зондів, які застосовують науковці, щоб вивчати широкий спектр важливих для медицини біологічних процесів . Ще одна вигода для здоров’я як нашого, так і планети, полягає у зменшенні відходів та споживанні меншої кількості енергії.

Які є приклади розвідок “зеленої” хімії, що підтримує Національний інститут загальних медичних наук?

Один дослідник винайшов метод безпечного й ефективного використання кисню замість небезпечних хімічних речовин на етапі виробництва ліків. Він також придумав спосіб, як зробити воду єдиним побічним продуктом таких реакцій.

Інший дослідник започаткував кращий і рентабельніший метод виробництва провідного препарату статину для лікування високого рівня холестерину. Традиційний, багатоетапний процес виготовлення цих ліків був неефективним і залучав велику кількість ризикованих реагентів. У новому методі використовується сконструйований фермент, щоб уникнути кілька хімічних кроків. (Ферменти – це білки, які прискорюють хімічні реакції в людському тілі та інших організмах).

Які є наукові перешкоди в дослідженнях “зеленої” хімії?

Ключове завдання – це покращення каталітичних реакцій. Хіміки використовують каталізатори, щоб пришвидшити реакції, але ці каталізатори часто є металами – токсичними, а також рідкісними та дорогими. Фармацевтичні підприємства повинні усувати метали та інші домішки з ліків , як тільки реакція, що створила їх, завершилась. Важливо винайти шляхи для проведення каталітичних реакцій із набагато меншою кількістю металів, або з менш токсичними металами, і доступнішими, які легше отримати, а отже, надійнішими.

Неметалічні каталізатори – теж варіант, останнім часом вони є галуззю великої дослідницької діяльності.  

Також важливо розробити більш вибіркові каталітичні реакції, тобто такі, що виробляють лише (або в основному) суміш із бажаними властивостями. Зараз деякі з цих реакцій продукують дві чи більше хімічних сумішей, які мають однакові атоми й однакові міжатомні зв’язки, але з атомами, розташованими по-різному у тривимірному просторі, дають результати різних біологічних властивостей. Створення більш вибіркових реакцій ліквідувало б потребу в додаткових хімічних етапах очищення бажаного складу від суміші продуктів та дало б змогу уникнути відходів, пов’язаних із виробництвом і наступним виокремленням небажаних домішок.

Інша сфера майбутньої роботи передбачає пристосування ферментів, що існують у природі, чи навіть винахід ферментів з нуля, які б служили як каталізатори для проведення великомасштабних хімічних реакцій чисто й ефективно. Новий процес створення препарату статин, описаний вище, – гарний приклад. Ці великомасштабні реакції можуть вимагати додаткових хімічних етапів, кожен з яких, імовірно, потребує токсичних реагентів, забруднювальних розчинників та надзвичайних температур або тиску, досягти яких – дуже енергозатратно.

Розповідь, подана вище, заснована на матеріалах, наданих Національним інститутом охорони здоров’я, Національним інститутом загальних медичних наук (NIGMS).

Примітка: матеріали можуть бути відредаговані за змістом та обсягом.