Ett team av forskare från University of Illinois ledda av kemiprofessorn M. Christina White har utvecklat en ny manganbaserad katalysator som kan förändra strukturen hos läkemedelsliknande molekyler för att göra nya läkemedel, öka takten och effektiviteten i läkemedelsutvecklingen.

Deras resultat visas i tidskriften Naturkemi .

Många läkemedel innehåller alifatiska och aromatiska kol-väteställningar till vilka kemister introducerar syreatomer på exakta platser för att diktera läkemedlets beteende. Alifatiska molekyler har kol-vätebindningar som är starka, allestädes närvarande och svår att manipulera utan att påverka andra, mer reaktiva delar av molekylen. Till exempel, aromater har en typ av bindning som ofta är mer reaktiv än alifatiska kol-vätebindningar.

"Naturen säger oss i exempel på läkemedel som erytromycin och Taxol att genom att byta ut specifika väteatomer med syreatomer på strategiska platser, kemister kan kontrollera läkemedlets funktion, " sa White. "Men, kol-vätebindningar i alifatiska strukturer är några av de starkaste i naturen, och våra tidigare utvecklade metoder för att omvandla dem till kol-syrebindningar - en process som kallas oxidation - tenderar att inte tolerera aromater, som också är mycket utbredda inom droger. "

"Vi har utvecklat en syntetisk mangankatalysator som kan oxidera alifatiska byggnadsställningar i närvaro av aromater som fungerar som ramverk för de flesta läkemedel, White sa. White refererar ofta till vad hennes grupp gör som "molekylär kirurgi." Tänk på denna mangankatalysator som analog med en såg som kan skära skallen utan att röra hjärnan, Hon sa.

"Vår nya katalysator fungerar som ett komplext enzym, men är ett enkelt ämne som använder grundläggande principer och kan förvaras i kylskåp, " sa hon. "Det kommer att tillåta läkemedelsutvecklare att ersätta en väteatom med en syreatom utan att behöva göra ett nytt läkemedel från grunden."

Teamet har använt den nya mangankatalysatorn för att framgångsrikt demonstrera oxidation i 50 molekyler, varav fyra är drogställningar, med potential att snabbt producera derivat med olika biologiska aktiviteter eller metaboliter. Detta är viktigt eftersom metaboliter - biprodukterna av att metabolisera ett läkemedel - ibland orsakar biverkningar eller är mer aktiva än det ursprungliga läkemedlet, sa White.

"Går vidare, vi tror att denna katalysator kan göra det möjligt för kemister att påskynda läkemedelsupptäcktsprocessen genom att producera nya läkemedel från gamla och identifiera metaboliter utan att behöva göra nya synteser, " Hon sa.