科技日?qǐng)?bào)記者 張夢(mèng)然

據(jù)最新一期《自然》雜志報(bào)道，美國(guó)伊利諾伊大學(xué)厄巴納—香檳分校研究人員和革新醫(yī)學(xué)公司的合作者開(kāi)發(fā)了一種新型化學(xué)構(gòu)件，這種構(gòu)件能像“積木”一樣簡(jiǎn)單拼接在一起，利用他們開(kāi)發(fā)的像3D打印機(jī)一樣自動(dòng)化機(jī)器，可將這些“積木”組裝成具有扭曲復(fù)雜結(jié)構(gòu)的3D小分子。

伊利諾伊大學(xué)化學(xué)教授馬丁·伯克和博士后研究員丹尼爾·布萊爾開(kāi)發(fā)了一種新的化學(xué)構(gòu)件和下一代分子制造機(jī)器，可將它們組裝成具有3D扭曲的復(fù)雜小分子。圖片來(lái)源：弗雷德·茲威基

研究負(fù)責(zé)人、伊利諾伊大學(xué)化學(xué)教授馬丁·伯克博士說(shuō)，新技術(shù)以非常簡(jiǎn)單的方式制造非常復(fù)雜的3D分子。在過(guò)去，這是擁有數(shù)十年經(jīng)驗(yàn)的化學(xué)家才能進(jìn)入的“密室”，新進(jìn)展將這扇門(mén)大開(kāi)，讓非常復(fù)雜的分子變得容易獲得。

在超過(guò)15年的時(shí)間里，伯克團(tuán)隊(duì)率先開(kāi)發(fā)了稱(chēng)為MIDA硼酸鹽的簡(jiǎn)單化學(xué)構(gòu)件，它們通過(guò)簡(jiǎn)單的反應(yīng)順序連接在一起以構(gòu)建小分子。他們還開(kāi)發(fā)出一種分子制造機(jī)器，用這些構(gòu)件自動(dòng)進(jìn)行化學(xué)合成。但MIDA模塊在很大程度上僅限于制造扁平的2D分子。

新開(kāi)發(fā)的稱(chēng)為T(mén)IDA硼酸鹽的化學(xué)構(gòu)件則解開(kāi)了缺失的第三維度，將特定的扭曲和3D結(jié)構(gòu)直接整合到構(gòu)件中。伯克說(shuō)，第一代構(gòu)件就像兒童積木，可咔噠一下拼湊起來(lái)，建造一個(gè)簡(jiǎn)單的玩具屋。而新構(gòu)件就像為成年人打造的酷炫、復(fù)雜的積木套件，可用來(lái)建造蝙蝠俠的戰(zhàn)車(chē)。

論文的第一作者丹尼爾·布萊爾說(shuō)：“制造藥物時(shí)，許多分子的設(shè)計(jì)靈感都來(lái)自天然產(chǎn)物，而具有這些3D結(jié)構(gòu)的分子往往在臨床應(yīng)用中表現(xiàn)更好。而在此之前，很難在模塊化構(gòu)件中捕獲這些結(jié)構(gòu)。”

通常情況下，化學(xué)家會(huì)花費(fèi)大量時(shí)間和精力來(lái)制造單個(gè)目標(biāo)分子。通過(guò)在模塊化構(gòu)件中預(yù)先獲得大量第三維度的信息，研究人員可輕松構(gòu)建目標(biāo)分子，并觀(guān)察其如何影響分子功能。

除了包含更多功能之外，在重要的反應(yīng)設(shè)置中，TIDA硼酸鹽結(jié)構(gòu)單元的穩(wěn)定性比MIDA硼酸鹽結(jié)構(gòu)單元高1000倍。它們?cè)谒幸喾浅７€(wěn)定，可在更廣泛條件下簡(jiǎn)單地合成更多種類(lèi)的化學(xué)品。

伯克表示，基于這項(xiàng)新技術(shù)，無(wú)論是化學(xué)家，還是非化學(xué)家，都有能力開(kāi)發(fā)出新的藥物、材料、診斷探針、催化劑、香水、甜味劑等。

研究人員正在努力擴(kuò)大TIDA硼酸鹽構(gòu)件庫(kù)，并計(jì)劃以MIDA的成功作為路線(xiàn)圖，盡可能廣泛商業(yè)化。他們表示，現(xiàn)在可為真正復(fù)雜的分子定制構(gòu)件，這被認(rèn)為是打破傳統(tǒng)障礙的新機(jī)會(huì)。

總編輯圈點(diǎn)：

文中的最后一句話(huà)令人心動(dòng)。無(wú)論是否專(zhuān)業(yè)人士，都有可能開(kāi)發(fā)出新的化學(xué)產(chǎn)品，比如藥物、材料還有香水?？蒲腥藛T這次提供的其實(shí)是一種新的工具和平臺(tái)，在此前研究的基礎(chǔ)上，他們進(jìn)行了升級(jí)，制造了具有3D結(jié)構(gòu)的分子新構(gòu)件，還提供了能進(jìn)行化學(xué)合成的分子機(jī)器，它幫助我們以簡(jiǎn)單方式制造復(fù)雜分子，搭建出更加酷炫的成品和更加多樣的化學(xué)品。新技術(shù)若能成功商業(yè)化，可以打開(kāi)新的大門(mén)，在降低門(mén)檻的同時(shí)，也開(kāi)啟了更多可能性。

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