​​​Elina Suut​-Tuule

Käeliste molekulide tuvastamine ja enantiomeeride eraldamine on oluline keskkonna seire, agrokeemia ja ravimite disaini vaatevinklist. Hemikukurituriilid on selleks väga sobilikud, sest neid saab suunatult sünteesida kombineerides erinevaid monomeere ühe-etapilises mehanokeemilises reaktsioonis. Selles jätkusuutlikus protsessis tekitatakse vähem jääke lahusteid vältides ning ise-organiseerumine on võimendatud tänu tahke faasi reaktsioonile. Käesolevas projektis uuritakse hemikukurbituriilide ise-organiseerumise fundamentaalseid aluseid ning rakendatakse neid uute supramolekulaarsete süsteemide loomisel, selleks et käeliste ühendeid tuvastada ja eraldada, aga ka saasteainete korral keemilise muundamise abil väärindada. Katseliste ja arvutuskeemia tulemuste abil luuakse ennustusmeetod uute analüütide tuvastamiskes sobivate omadustega makrotsüklite sünteesiks. Tulemused peaksid huvi pakkuma teadlastele ja rakendajatele, kes kasutavad, toodavad või tuvastavad käelisi ühendeid.

Farmaatsiatööstuse mõju keskonnale on problemaatiline. Ravimite tootmine ja kasutus tekitab suurt CO2 emissiooni, saastab mulda, mikrofloorat ja vett ning tekitab probleeme ka inimese tervisele, kanserogeensete lisandite tõttu. Eriti suur probleem on lahustite kasutusega. Rohelepe seab selged piirangud keskkonnasaaste osas farmaatsiatööstustele, see sunnib "rohelise" ravimtööstuse kõrge maksumuse tõttu, kolima ravimitootmist väljapoole Euroopa Liitu. Selline olukord põhjustab Euroopas tarneahelate ebakindlust ning alandab kriisideks valmisolekut. Vajalikud on uued, rohelised, efektiivsed ja ökonoomsed ravimite tootmise meetodid. IMPACTIVE projekt toob kokku ekspertiisi ja teadmised kahest COST-i tegevusest ja töötab välja uued rohelised meetodid ravimite toimeainete tootmiseks mehhanokeemia abil. Mehhanokeemia rakendab mehhaanilisi protsesse, nagu kuulveskis jahvatust, kahe teoga ekstruuderis pressimist, resonants akustilist segamist ja pihustuskuivatust keemiliste reaktsioonide käivitamiseks. Mehhanokeemia kasutusel on järgmised eelised: see on lahusti-vaba, kõrge effektiivsusega, odav, vähese energiakulu ja CO2 emissiooniga. Projekti lõpuks tõestame mehhanokeemia kasutamise kontseptsiooni toimivust kuue ravimi toimeaine saamiseks väikeses pilootmahus, kusjuures teeme seda kolme erineva ühendiklassi näitel. Hiljutise uuringu andmetel saab mehhanokeemia abil vähendada ökotoksilisust ja CO2 eraldumist üle 85%, samal ajal vähendades tootmismaksumust 12%. Seega IMPACTIVE projekti tulemused võimaldavad ravimitööstusel liikuda tagasi Euroopasse, samas minimeerides keskkonnareostuse teket. Maksimaalse mõju saavutamiseks, ning tänu meie tugevale kommunikatsiooni strateegiale, tagatakse projektitulemuste jagamine teadlaste, farmaatsiatööstuste, regulatoorse- ja avaliku sektori asutuste ning huvigruppidega.

Supramolekulaarsete kohandatavate kiraalsuse sensorite välja töötamine on oluline orgaaniliste ainetega tegeleva tööstuse ja teadusarendus tegevuse juures. Käelised ehk kiraalsed molekulid on igapäevaselt kasutused ravimi-, toidu-, parfüümi-, kosmeetikatööstuses ja põllumajanduses. Bioloogilises ökosüsteemis metaboliseeruvad, imenduvad ja erituvad käelised molekulid stereoselektiivselt ja nende bioloogiline toime võib erineda oluliselt. Seetõttu võib erinevate stereoisomeeride mõju keskkonnalle olla radikaalselt erinev. Standardsete analüüsimeetoditega, mis ei erista molekulide käelisust, võib nende ühendite mõju alahinnata. Käesolevas projektis disainisime ja sünteesisime uusi retseptormolekule nii sopramolekulaarsete interaktsioonide kui ka kovalentse sidumise kaudu. Saadud retseptormolekulide struktuuri, optilisi ja supramolekulaarseid omadusi uurides jõudsime mitmete uute ühenditeni, millel on potentsiaali leida rakendus bioaktiivsete ning ka saasteainete lahutamise, eraldamise ja tuvastamise jaoks. Töötasime välja keskonnasõbralikke mehhanokeemilisi sünteesimeetodeid, mis võimaldavad vähendada jääkide teket orgaaniliste ühendite sünteesil. Lisaks uurisime ka oligomeersete makrotsükliliste retseptrite sünteesi ja arendasime sünteesimeetodeid nii mono- kui ka multifunktsionaalsete makrotsükliliste ühendite saamiseks. Alustasime uuringuid supramolekulaarsete materjalide loomiseks ning näitasime, et porfüriinide ja käeliste hemikukurbituriilide abil saab hõlpsalt valmistada materjali enantioselektiivsete elektroonsete ninade ehitamiseks. Uurisime ka kirooptilise signaali tekke korrellatsiooni kvantkeemiliselt modelleeritud molekularorbitaalide ja geomeetriatega ning näitasime et uuritud optiliselt aktiivselte sensormolekulide sigaali saab võimendada anorgaaliste ja kiraalsete materjalidega. Projekti tulemused avaldati mitmetes teadusjakirjades ning taotleti ka kahte patenti.