美国科学家开发出可制造分子的3D打印机

    摘要: 近日，美国科学家宣布制造出一台分子制造机——即可以在分子水平上工作的3D打印机，您只需点击鼠标，即可根据需要组装出复杂的小分子。这款突破性的土分子制造设备是由伊利诺伊大学Urbana-Champaign分校的一群化学家 ...
    近日，美国科学家宣布制造出一台分子制造机——即可以在分子水平上工作的3D打印机，您只需点击鼠标，即可根据需要组装出复杂的小分子。

美国科学家开发出可制造分子的3D打印机

    这款突破性的土分子制造设备是由伊利诺伊大学Urbana-Champaign分校的一群化学家们研究成功的，化学教授Martin D. Burke是这个研究团队的负责人。

美国科学家开发出可制造分子的3D打印机

化学教授Martin D. Burke

    伊利诺伊大学称，这一发现可以简化小分子的化学合成，并为定制化学提供了巨大的可能性。


    据Burke称，长期以来，化学家们如果要使用高度定制的方法合成小分子，需要的时间非常上，而且大多数的研究人员根本无法做到。“到目前为止，瓶颈就是合成环节。”Burke说。 “在许多领域进展缓慢，有许多分子根本就是让制药公司望而却步，因为合成的难度非常高。”而Burke的新技术有望改变这一状况。


    “我们希望把一个非常复杂的化学合成过程变得简单化。”Burke说，“简单可以导致自动化，而这种自动化，将会带来广泛的科学发现，因为大量的非专业人员也能够从事这项工作。”

美国科学家开发出可制造分子的3D打印机

    由于现代药物的很大一部分是建立在复杂小分子的基础上的，而其它的新兴技术，包括LED、诊断工具和太阳能电池也都依赖于小分子合成。该技术必将大幅加快新药开发和其它化学领域的发展。


    通常情况下，小分子是一种由碳—碳键（carbon-carbon bond）构成的、密集组装在一起的复杂小结构。据Burke教授称，如何制造这些分子是新药发现的一个主要障碍。他的研究团队试图解决的问题是：您如何把一件非常复杂的东西尽可能地简化？


    “在过去的几年里，我们一直在研究如何将这些复杂的分子拆开，这样我们就可以像搭积木一样把他们重新组装到一起。”Burke博士说。

美国科学家开发出可制造分子的3D打印机

    这些“化学积木”都具有相同的连接件，并且可以用一个简单的反应“缝合”在一起——就像乐高积木那样，一个孩子可以用乐高积木搭出各种不同的形状，但这些积木咬合在一起的方式是完全一样的。


    为了实现自动化的积木式组装，Burke的研究团队设计了一个简单的捕获—释放方法，这个方法可以一次增加一个“积木”，而且在搭建下一个之前会把多余的都冲洗掉。研究团队已经证明，他们的机器可以制造14个不同类别的小分子，包括那些具有难以制造的环结构，都使用相同的自动积木式组装技术。

美国科学家开发出可制造分子的3D打印机

美国科学家开发出可制造分子的3D打印机

    Burke的团队已经开发出上百种这些“化学积木”，而且都具有商业价值，或者说在商业上是可以实现的。“但这些都无关紧要。”他说。“重要的是，我们正在证明通过一定数量的“积木（或构建单元）”，我们可以制造出许多不同类型的天然产品。”


    这一自动合成技术已授权给REVOLUTION医药公司，这是一家专注于使用在自然界发现的小分子开发新药的公司，Burke是其创始人之一。他们最初的出发点是想找出一种开发抗真菌药物的技术。


    “也许最令人兴奋的是，这项工作开辟了一个可操作的路线图，能够以一般和自动化的方式制造大多数的小分子。如果这一目标得以实现，这将有助于将新药开发的瓶颈从合成转移到功能方面，而且使非专业人员也能够制造小分子。”

文/天工  社