Zautomatyzowana synteza chemiczna

Grupa naukowców z University of Glasgow stworzyła Chemputer - swoisty komputer chemiczny złożony z szeregu aparatów i urządzeń, który pozwala na przeprowadzenie bardzo szerokiego zakresu syntez chemicznych bez potrzeby nadzoru człowieka. Zapisane przy pomocy dedykowanego języka programowania instrukcje są automatycznie przetwarzane i wykonywane przez system. Czy taka będzie przyszłość chemii?

Synteza organiczna jest teoretycznie bardzo prosta. Wystarczy przecież dodać do siebie określone składniki, całość wymieszać, podgrzać bądź oziębić i gotowe - mamy pożądany związek. Chociaż na papierze reakcje chemiczne często wyglądają niemal trywialne, to w rzeczywistości - o czym wie każdy chemik - sprawy są dużo bardziej skomplikowane. W praktyce bywa, że przekształcenie określonego substratu A w produkt B wymaga szeregu złożonych reakcji i procesów, których sposób wykonania pełen jest niuansów i detali. Bywa, że nawet doświadczeni chemicy mają problem z odtworzeniem danej reakcji i to nawet wtedy, gdy dysponują szczegółową instrukcją jej wykonania. Olbrzymie znaczenie ma także rodzaj użytego sprzętu czy panujące w danym laboratorium warunki. Z tego powodu bardzo często trudno jest przewidzieć wszystkie zmienne i powtórzyć raz uzyskany wynik.

Stworzony przez naukowców z Glasgow zrobotyzowany, modularny system do syntezy chemicznej w założeniu ma pozwolić na ujednolicenie warunków reakcji i zapewnić pełną odtwarzalność wyników. W teorii operatorem Chemputera może być każdy - po przygotowaniu potrzebnych surowców i wgraniu programu system sam przeprowadzi kolejno wszystkie etapy reakcji chemicznej, a także odseparuje i oczyści produkt. Udostępnienie instrukcji syntezy w formie zwartego programu komputerowego pozwoli naukowcom z całego świata łatwo odtworzyć dany proces w swoim laboratorium.

System w założeniu ma być prosty - składa się z kilkunastu łatwo dostępnych urządzeń, których łączna cena nie przekracza 10 000 dolarów, co na warunki laboratorium badawczego jest sumą niewielką. Jednocześnie jego możliwości są olbrzymie - znacząca większość reakcji chemicznych przebiega przecież przez te same procesy jednostkowe. Można więc na tej samej aparaturze uzyskać bardzo wiele różnorodnych produktów.

W poniższym materiale video można zobaczyć składanie całego zestawu i przykładowe procesy w nim prowadzone:

Czy taka będzie synteza organiczna w przyszłości? Z pewnością nie - wiedza i doświadczenie ludzi nadal pozostaną niezastąpione. Omówiony wynalazek może jednak ułatwić naukowcom opracowywanie nowych produktów i przyspieszyć prace badawczo-rozwojowe np. w branży farmaceutycznej.

źródło: Science.sciencemag.org, zdjęcie: Pixabay.com