Modèle à bille et bâton de cubane. Crédit :CC0
Deux percées indépendantes en chimie ont ouvert une pléthore de portes qui étaient auparavant fermées aux développeurs de médicaments et aux chercheurs sur le cancer.
Les découvertes, qui impliquait d'ajouter de nouveaux matériaux à un échafaudage chimique auparavant instable et de construire des molécules sur les "pigments de la vie", offrira également de nouvelles possibilités aux ingénieurs moléculaires, matériaux et informaticiens, et chercheurs en énergie.
Penser de manière classique
Dans le premier cas, les scientifiques ont résolu un défi vieux de plusieurs décennies en développant de nouveaux outils pour une molécule synthétique (fabriquée par l'homme) – le cubane – qui est largement utilisée dans l'industrie pharmaceutique. Les molécules cubaines sont constituées de huit atomes de carbone disposés aux coins d'un cube parfait. Pourtant, malgré la simplicité de la forme, la chimie moderne a, jusqu'à maintenant, a eu beaucoup de mal à gérer sa réactivité unique. En déchiffrant comment contourner cette réactivité inhérente, la porte est maintenant ouverte aux développeurs de médicaments pour créer de nouveaux, thérapeutiques plus diversifiées à partir de Cubane et de ses dérivés.
Les scientifiques étaient dirigés par une équipe de l'école de chimie du Trinity College Dublin. Leur découverte a récemment été publiée dans la revue internationale Chimie – Une revue européenne , dans lequel il figure en tant que papier VIP et sur la couverture du journal.
Une équipe de six chercheurs sous la direction du professeur de chimie organique à Trinity, Mathias O. Senge, découvert comment contourner la réactivité inhérente au cœur cubane, tandis que chercheur principal, Dr Bernhard, et les autres membres de l'équipe ont essentiellement rempli la boîte à outils cubaine vide, ce qui leur a permis d'établir de nouvelles connexions et de créer des résidus importants sur l'échafaudage cubane.
Le professeur Senge a déclaré :« Je mets souvent mes étudiants au défi de sortir des sentiers battus, j'ai donc été vraiment surpris lorsqu'ils ont lancé l'idée de penser à l'intérieur de la boîte. Cependant, c'est l'apparente simplicité du noyau cubain qui sous-tend vraiment l'impact de l'accomplissement actuel."
"Nous avons un bloc de construction structurellement unique qui a été négligé par la majorité des chimistes de synthèse jusqu'à présent, précisément parce que ce cube est si difficile à travailler. Cependant, avec un grand risque vient une grande récompense. Je suis ravi de notre succès actuel et intrigué par les voies qu'il ouvrira dans des domaines allant de la découverte de nouveaux médicaments à la génération de puces informatiques du 21e siècle !"
« Les résultats de ce long terme, projet de recherche fondamentale aura des avantages significatifs dans les années à venir car nous pouvons maintenant préparer une plus grande variété de composés sur mesure. Nous sommes très reconnaissants d'avoir reçu un financement continu à long terme de la Science Foundation Ireland pour soutenir ce travail, sans laquelle nous n'aurions pas fait cette importante découverte."
Reconfigurer les pigments de la vie
Un autre groupe de scientifiques, également dirigé par le professeur Senge, récemment découvert comment reconfigurer les porphyrines, les "pigments de la vie", qui détiennent depuis longtemps un potentiel inexploité d'acteurs utiles dans les domaines de la cancérothérapie, énergie solaire, et la science des matériaux.
Dans la nature, les porphyrines sont responsables de la couleur verte des feuilles et de la couleur rouge du sang. Toutes leurs fonctionnalités sont basées sur la même structure chimique de base :quatre anneaux plus petits connectés à un anneau plus grand, avec une petite cavité au centre. La plupart de leurs fonctions dans la nature (photosynthèse, transport de l'oxygène) surviennent lorsqu'ils hébergent différents « métaux invités » (magnésium, fer à repasser, cobalt, nickel) au centre de la molécule. Différents métaux déclenchent différentes fonctions dans ces « métalloporphyrines ».
L'équipe de recherche composée de cinq personnes a découvert qu'en surpeuplant le grand anneau de porphyrine, ils pourraient le forcer à se retourner et à prendre une forme semblable à une selle. Surtout, cette petite astuce leur a permis d'exploiter les propriétés particulières du noyau autrefois inaccessible.
Le professeur Senge et son équipe ont travaillé en étroite collaboration avec le professeur Stephen Connon, un expert dans le domaine de l'organocatalyse dans la poursuite, et ont récemment publié leurs travaux dans une revue internationale de premier plan Communications chimiques , qui comporte l'étude sur la couverture avant.
Le professeur Senge a déclaré:"En pliant le noyau de porphyrine, nous pensions que nous serions en mesure d'utiliser les fonctionnalités autrefois enfouies en utilisant la porphyrine comme catalyseur."
« Un catalyseur est un composé qui attire d'autres molécules et les convertit en de nouvelles entités et les processus catalytiques sont au cœur de la chimie et de la nature, ils présentent donc un intérêt industriel et commercial important. La découverte que ces métalloporphyrines agissent comme des catalyseurs sans métal efficaces ouvre désormais de nouveaux horizons pour ces pigments naturels. Bientôt, nous espérons adapter les porphyrines selon des exigences spécifiques et utiliser notre approche de conception rationnelle pour diverses applications en chimie, biochimie, physique et au-delà."