Yeni bir kimyasal sentez tasarlamak, yeterli miktarda ihtiyatlı madde içeren zahmetli bir süreç olarak tarif ediliyor. Kimyasalları karıştırmak, sıcaklıkları ölçmek, sonuçları analiz etmek ve çalışmazsa tekrar baştan başlamak gibi süreçler özellikle kimyagerleri yoruyor. MIT araştırmacıları, kimyasal deneylerin daha sıkıcı yönlerini üstlenebilecek, kimyacıları araştırmalarının daha analitik ve yaratıcı yönlerine zaman ayıracak şekilde özgürleştiren otomatik bir kimyasal sentez sistemi geliştirdi. Araştırma Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA) tarafından finanse edilerek gerçekleştirildi. Timothy F. Jamison, MIT Kimya Bölümü başkanı,“Amacımız, bilim adamlarının kendi ilgi çekici moleküllerini yapmak için iyi koşulları ortaya çıkarmak ve kullanımı kolay bir sistem yaratmaktı” dedi.
Yeni çalışmada, araştırmacılar yaklaşık 50 farklı organik bileşik ürettiler ve bu teknolojinin bilim insanları daha hızlı bir şekilde potansiyel ilaçlar veya diğer faydalı ürünler olarak test edilebilecek bileşikler tasarlayıp üretmelerine yardımcı olabileceğine inanılıyor. Bu sistem aynı zamanda, kimyacıların, sentezin her adımını yeniden ele almak zorunda kalmadan, başkalarının geliştirdiği tepkimeleri yeniden üretmelerini de kolaylaştırıyor.
Araştırmacılar, bu sistem yeni bir reaksiyonu optimize etmek için gereken süreyi haftalar ya da aylar gibi uzun süreçlerden bir güne indirmeyi planlıyor. Bu Teknolojinin patentleştirilmesi ve hem akademik hem de endüstriyel kimya laboratuvarlarında yaygın olarak kullanılmasını umuluyor. Tasarımın daha da fazlasını üstlenebilecek teknolojinin yeni bir versiyonu üzerinde çalışıyorlar.
El Deneyleri Ortadan Kalkabilir
Yeni sistem, sürekli akış olarak bilinen bir tür kimyasal sentezden yararlanıyor. Bu yaklaşımla, kimyasal reaktifler bir dizi tüp boyunca akar ve farklı noktalara yeni kimyasallar eklenebilir. Ayrıştırma gibi diğer işlemler de, kimyasallar sistemden geçerken ortaya çıkabiliyor. Birkaç yıl önce, Jensen ve Jamison, talep üzerine hızlı bir şekilde ilaç üretebilen sürekli bir akış sistemi geliştirdi . Daha sonra, dikkatlerini, özel bir molekülü sentezlemek ve yeni bir süreç geliştirmek için gerekli olan tekrarlayan el ile deneylerin çoğunu ortadan kaldırmak umuduyla araştırma laboratuvarlarında kullanılabilecek daha küçük ölçekli sistemlere yöneldiler.
Ekip farklı sentez türleri gerçekleştirmek için birleştirilebilen birkaç farklı modüle sahip bir tak-çalıştır sistemi tasarladı. Her modül, büyük bir cep telefonun boyutu kadar ve bilgisayar bileşenlerinin USB’ler gibi, bir bağlantı noktasına takılabiliyor. Bazı modüller, ışıkla veya katı bir katalizörle katalize edilenler gibi spesifik reaksiyonlar gerçekleştirirken, diğerleri istenen ürünleri ayırıyor. Mevcut sistemde, bu bileşenlerin beşi aynı anda bağlanabilme özelliğine sahip olabilecek.
Makineyi kullanan kişi, istenen bir molekülü sentezlemek için bir plan hazırlar ve ardından gerekli modüllere takılır. Kullanıcı daha sonra makineye hangi reaksiyon koşullarının (sıcaklık, reaktif konsantrasyonu, akış hızı vb.) başlamasını söyler. Bir sonraki gün, makine, farklı koşulları araştırmak ve en nihayetinde hangi ürünün en yüksek verimi oluşturduğunu belirlemek için genel bir optimizasyon programı kullanılıyor.