Головна / Технології / Штучний листок вперше «виготовив» ліки за допомогою сонячного світла

Штучний листок вперше «виготовив» ліки за допомогою сонячного світла

Чи можна налагодити простий і недорогий процес виробництва ліків, який буде здійснюватися де завгодно, а в якості джерела енергії потрібно лише сонячне світло? Безумовно, це можливо, якщо в якості «реактора» для створення препаратів виступає пристрій під назвою штучне листок.

Як відомо, натуральне листя збирає сонячне світло, і ця енергія використовується молекулами хлорофілу для хімічної реакції, яка перетворює вуглекислий газ і воду в глюкозу. Рослина використовує глюкозу для виробництва енергії і видаляє кисень як непотрібний продукт.

Штучне листя призначене для імітації цього процесу. Воно, як правило, виготовлене з напівпрозорих матеріалів, які пропускають сонячне світло і направляють його до крихітних мікрофлюїдних каналів, що проходить через матеріал, як вени. Через ці канали тече певна рідина, і енергія сонячного світла викликає хімічну реакцію в цій рідині, перетворюючи її в щось корисне, наприклад, паливо або ліки.

Саме над «листками-реакторами» для виробництва ліків трудяться вчені з Технічного університету Ейндховена в Нідерландах.

Ще в 2016 році команда під керівництвом Тімоті Ноела (Timothy Noеl) поєднала технологію концентрації сонячного світла (так званий люмінесцентний сонячний концентратор, LSC) з дуже тонкими мікроканалами, які заповнюються спеціальною рідиною.

Результатом праці інженерів став мініатюрний листоподібний генератор, який фокусує сонячне світло на хімічні речовини, що протікають через крихітні «вени» пристрою.

Цей прототип був допрацьований і вдосконалений, і тепер команда представила і випробувала підсумкову версію листовидного «міні-реактора».

Спочатку прототип був зроблений із силіконової гуми, проте нову версію виготовили з оргскла (поліметилметакрилату).

«Цей матеріал дешевше, і його легше виробляти у великих кількостях. Він також має більш високий показник заломлення, – пояснює Тімоті Ноел. – Але найголовніше, що ми можемо додати більше типів світлочутливих молекул в оргскло. В результаті, в принципі, всі хімічні реакції тепер можливі в цьому «реакторі» по всій ширині спектра видимого світла».

Крім того, команда заявила про створення механізму для стабілізації виробництва: воно перестало залежати від кількості і розподілу прямих сонячних променів. Нова система зворотного зв’язку, яка коштує менше 10 євро, може прискорити або сповільнити процес створення ліків.

В ході випробувань нова версія штучного листа створила два препарати: артемізинін, який застосовують для боротьби з малярією, і аскарідол, який використовується проти деяких паразитичних черв’яків.

За словами вчених, враховуючи невеликий розмір і масштабованість «міні-реактора», в кінцевому результаті можна буде використовувати для виробництва різних ліків і молекул безпосередньо там, де вони необхідні. Наприклад, ліки від малярії можуть вироблятися в тропічних регіонах, що позбавить місцевих медиків від додаткових витрат і проблем, які можуть виникнути при транспортуванні препаратів на великі відстані.

Більш того, не виключено, що та ж система дозволить в майбутньому підкорювачам Місяця, Марса та інших світів отримувати життєво важливі препарати і з’єднання.

Автори впевнені, що їх розробка, крім іншого, вирішить ще одну важливу проблему фармацевтичної промисловості. Річ у тому, що комерційне виробництво ліків в даний час не обходиться без токсичних хімічних речовин та викопного палива (адже робота підприємств вимагає великої кількості енергії).

Нова ж технологія зробить виробництво ліків більш екологічним, стабільним, дешевим і, в теорії, набагато швидшим.

«Немає ніяких перешкод для застосування цієї технології на практиці, за винятком того факту, що вона працює тільки при денному світлі. Штучне листя чудово масштабуються і працює там, де є сонячне світло. А їх недорога і автономна конструкція робить їх ідеально підходящими для економічно ефективного виробництва хімічних сполук. – каже Ноел. – Я впевнений, що ми зможемо провести комерційне випробування цієї технології протягом року. Все, що для цього потрібно, – партнерство з фармацевтичною компанією, яка зацікавлена в тому, щоб продовжити цей шлях разом із нами».

Докладніше про цю розробку розповідається в статті, представленої в журналі Angewandte Chemie.