Kémiai „svájci bicskát” fedeztek fel a Debreceni Egyetemen

---

Debrecen – Véletlenül bukkantak rá kutatók. S hogy mire használható ez a vegyület? Nagy Miklóssal, a kutatás vezetőjével beszélgettünk.

---

Nagy Miklós és kollégái több sikeres pályázaton vannak túl (Nemzeti Kiválóság Program, Bolyai Ösztöndíj, OTKA, GINOP). Az Alkalmazott Kémiai Tanszék egyetemi docense, a kutatás vezetője – aki az elért eredményekért Nemzeti Kiválóság Díjat vehetett át – elmesélte, hogyan találtak rá, s mi mindenre használható a felfedezett vegyület.

Dehir.hu: Milyen kutatásokat folytatnak?

Nagy Miklós: Évtizedek óta nagy hagyománya van a polimerkémiai kutatásoknak a Természettudományi és Technológiai Kar Alkalmazott Kémiai Tanszékén Kéki Sándor tanszékvezető professzor irányításával. Közel egy évtizede foglalkozunk intelligens molekulák fejlesztésével is: eközben fedeztünk fel egy olyan multifunkciós vegyületcsaládot, melynek tulajdonságai egyedülállók a világon.

Dehir.hu: Mik is pontosan az intelligens molekulák?

Nagy Miklós: Olyan molekulák, melyek valamilyen környezeti hatásra szabályozott, kiszámítható választ adnak. Ilyen hatás lehet például a fény, a mágneses tér vagy a hő. Ismerősek lehetnek a hétköznapi életben például a termobögrék: ha forró vizet öntünk beléjük, más kép jelenik meg rajtuk. Vagy egy konyhai edény is lehet más színű, ha forró lesz – s ez a szórakoztatáson túl hasznos is. Mi az intelligens molekulák közül a fluoreszcens, azaz világító családdal foglalkozunk: ha ezeket UV-fény alá helyezzük, akkor világítanak. A molekula felfedezése, melyet ICAN-nak neveztünk el, teljesen véletlenszerű volt.

Dehir.hu: Hogyan történhet „véletlenül” a kémiai laborban egy felfedezés?

Nagy Miklós: Eredetileg szerves fényemittáló polimer molekulákat, azaz OLED-ekben alkalmazható anyagokat kutattunk, melyek elektromos áram hatására világítani kezdenek. A hétköznapi ember ilyenekkel a modern televíziók egyik fajtájában találkozhat, és a kék szín megjelenítésére alkalmas vegyületek fejlesztése igen sok kihívást tartogat. Az egyik ilyen új polimerlánc építőkövének szántuk az ICAN-t, ami egy nagyon kis molekulatömegű vegyület. A tudományban rendszerint az a téves elképzelés él, hogy az egyszerű dolgokat már végignézték, ezért inkább az egyre bonyolultabb rendszereket kutatják. Nekünk abban volt nagy előnyünk, hogy ezzel a vegyületcsaláddal még senki sem foglalkozott. Egyrészt, mert egyszerű vegyület, másfelől az izocianidoknak – ahova az ICAN is tartozik –, legendásan kellemetlen szaguk van. Lieke 1800-as évekbeli beszámolója szerint, ha egy allil-izocianidot tartalmazó üveget zárt térben kinyitunk, az több napra alkalmatlanná teszi a szobát az emberi tartózkodásra. Munkánk során mi is belefutottunk már ilyen vegyületbe – a munkatársak „nagy” örömére. A mi vegyületünk azonban szerencsénkre szagtalan. Viszont úgynevezett szolvatokróm viselkedést mutat, azaz különböző oldószerekben más színnel világít. Ezelőtt nem volt tapasztalatunk ilyen vegyületekkel, azóta azonban az egyik fő kutatási témánkká vált. Az ilyen molekulák rendkívül hasznosak az adott közeg (oldószer, sejtalkotó, reakcióközeg stb.) polaritásának feltérképezésében, mivel a vizsgálat roncsolásmentesen és nagyon egyszerű eszközökkel, akár egy UV-lámpa segítségével is elvégezhető.

Dehir.hu: Van-e már gyakorlati hasznosulása a kutatásnak?

Nagy Miklós: Nagyon sokrétű és sokirányú a felfedezés kifutása. Úgy is mondhatjuk, az ICAN a világító intelligens (fluoreszcens) molekulák svájci bicskája. Tudomásunk szerint nem írtak le még egy ilyen egyszerű szerves vegyületet, ami ennyi egymástól különböző célra használható.

Alkalmazható például analitikában, ezen belül higanykimutatásra. Évi 5-10 ezer tonna (egyes becslések szerint 20 ezer tonna) higany jut a légkörbe főleg az erőművekben történő szénégetéssel. Utána ez a mennyiség belemosódik a talajba, tengerbe, így a ragadozóhalakba is, amely által végül eljut az emberi szervezetbe. Másik problémás terület az Amazonas vidéke, mely az illegális aranybányászat miatt van tele higannyal.

A mi molekulánk használatával a vízből gyorsan kimutatható a higanyszennyezettség mértéke, akár terepen is. De ezüst kimutatására is használható – ami viszont egyedülálló a világon.

Mi írtunk le először olyan vegyületet, mely egyszerre képes a két legfontosabb fémion szelektív kimutatására és meghatározására.

A vegyület további jelentőségét adja, hogy nagyon kevés gyakorlatban alkalmazható szolvatokróm festék van, melyet az élő sejtekben is használhatunk. A miénk azonban ilyen, ezért az orvosokkal együttműködve diagnosztikai alkalmazhatóságát is kutatjuk. Ugyanúgy a rákdiagnosztikában, sőt a rák kezelésében is. Korábban a daganatok eltávolításánál az jelentette a legnagyobb problémát, hogy a rákos és egészséges sejteket ránézésre igen nehéz megkülönböztetni egymástól. A műtét során mikroszkóppal nézték meg, hogy az eltávolított szövet egészséges vagy beteg-e, s folytatták az operációt. Az ilyen vegyületek használatával elérhető, hogy csak a rákos sejtek festődjenek és csak azok világítsanak, így gyorsabb és biztosabb a műtéti eljárás. A terápiás alkalmazásra példa a fényérzékenység egyik formája: a fototoxicitás. A fototoxicitás során az adott gyógyszer és az UV-sugarak egy időben történő találkozása vezet a megfestett, beteg sejtek pusztulásához, miközben a környező szövet teljesen ép marad. Ez utóbbi eljárást nem mi találtuk fel, de a mi vegyületünk kis módosításával egy sokkal egyszerűbben előállítható és használható hatóanyaghoz juthatunk az eddig alkalmazottaknál.

 Dehir.hu: Milyen irányba folytatják a kutatást?

Nagy Miklós: Mivel egyelőre a világon csak mi foglalkozunk ezzel a vegyületcsaláddal, úgy érezzük a terület még nagyon sok felfedeznivalót és meglepetést tartogathat. Eddig szinte csak a felszínt kapargattuk meg. Jelenleg is van egy beadott pályázatunk melyben orvosokkal és biológusokkal együttműködve az ICAN származékainkat szeretnénk olyan irányba módosítani, hogy a gyakorlatban is alkalmazható rákdiagnosztikai és fototoxicitáson alapuló rákgyógyszereket fejlesszünk ki.

A kutatáshoz kapcsolódóan több publikáció is született a terület vezető folyóirataiban: a Sensors and Actuators B-ben, a Talantában, és a neves Nature lapcsaládhoz tartozó Scientific Reports-ban jelent meg cikk. Ezeket itt, itt és itt találják.