Два энантиомера талидомида оказывают разное воздействие на организм. Автор фото: Альфред Пасиека/SPL.
Химики показали, что можно использовать масс-спектрометрию — метод, обычно используемый для идентификации молекул по массе — для разделения хиральных молекул, тех, которые существуют в разных формах с идентичными атомами, но являются зеркальными структурами, которые не могут быть наложены друг на друга.
Техника, описанная сегодня в журнале Science, однажды может найти применение в разработке лекарств. Различные версии хиральных молекул, называемые энантиомерами, часто обладают очень разными свойствами. Препарат талидомид продемонстрировал это с трагическим эффектом: один энантиомер является седативным средством, а другой вызывает врожденные нарушения при приеме во время беременности. В результате разделение энантиомеров является важной частью открытия лекарств, но зачастую это трудоемкий процесс. Современные методы требуют специального оборудования и разных протоколов для каждой пары энантиомеров.
Ионы отдельно
Группе исследователей под руководством Чжэн Оуяна из Университета Цинхуа в Пекине удалось использовать масс-спектрометрию для разделения энантиомеров класса хиральных молекул, называемых бинафтилтрифлатами.
Исследователи поместили пары этих молекул в форме пропеллера в масс-спектрометр, где они испарились, ионизировались и транспортировались в компонент, называемый масс-анализатором с ионной ловушкой. Затем команда применила к ионам переменный ток, заставив каждый энантиомер вращаться по несколько иному пути, исходя из его киральности.
«Когда они сталкиваются с молекулами фонового газа, разные энантиомерные формы испытывают разные эффекты из-за столкновений», — говорит Оуян, который их разделяет. Затем, когда они выбрасываются на другом конце спектрометра, ионы выходят по одному и могут быть обнаружены отдельно. Машина также может определять долю каждого энантиомера в смеси, известную как энантиомерный избыток (э.и.) и выражаемую в процентах.
«Химики могут взять образец сырого продукта реакции, отправить его в масс-спектрометр, получить как э.э. энантиомеров в дополнение к подтверждению молекулярной структуры в течение минуты», — говорит Оуян. Он добавляет, что после масштабирования систему масс-спектрометрии можно будет использовать для приготовления чистых образцов энантиомеров в больших количествах.
«Мне нравится эта работа», — говорит Пердита Барран, директор Центра совместной масс-спектрометрии Майкла Барбера при Манчестерском университете, Великобритания. Она говорит, что возможность просто разделить энантиомеры была «большим квестом». «Метод разделения энантиомеров имеет отношение к открытию и разработке лекарств», — говорит она.
Источник: https://www.nature.com/articles/d41586-024-00384-2
