Publikacja w Advanced Functional Materials (2024)

22 01 2024

Grupa prof. dr hab. Anny M. Nowickiej we współpracy z prof. dr. hab. Sławomirem Sękiem, grupą prof. dr. hab. Jana Cz. Dobrowolskiego (Instytut Chemii i Techniki Jądrowej), oraz grupą dr. hab. Roberta Kawęckiego, prof. ucz. (Instytut Nauk Chemicznych, Uniwersytet w Siedlcach) zaproponowała enancjoselektywną, szybką, woltamperometryczną procedurę oznaczania chiralnych farmaceutyków w osoczu. Wyniki badań zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Advanced Functional Materials.

Stereochemia odgrywa istotną rolę nie tylko w systemach biologicznych, ale także w procesach przemysłowych oraz produkcji i rozwoju farmaceutyków, właściwości chiralne odgrywają kluczową rolę w określaniu działania farmakologicznego leku. Czystość enancjomeryczna związków jest niezwykle ważna w syntezie stereospecyficznej, produkcji farmaceutyków, pestycydów i niektórych dodatków do żywności, gdzie tylko jeden z enancjomerów wykazuje pożądane działanie, zaś drugi z enancjomerów może wykazywać działanie neutralne lub nawet szkodliwe. Dlatego w ostatnich latach obserwuje się intensyfikację zainteresowania separacją chiralną w celu wyizolowania i zbadania obu enancjomerów. Nowym trendem w oznaczaniu związków chiralnych są techniki woltamperometryczne. Jednak w wielu przypadkach ograniczeniami są czułość i niezdolność do jednoznacznej identyfikacji enancjomerów ze względu na nierozróżnialność sygnałów prądowych poszczególnych enancjomerów.

W grupie prof. dr hab. Anny M. Nowickiej został skonstruowany czujnik do woltamperometrycznego oznaczania enancjomerów elektroaktywnego β-blokera atenololu (ATN) w osoczu krwi bez etapu ich wstępnego rozdzielania. Lek ten stosowany jest w leczeniu nadciśnienia tętniczego i zaburzeń sercowo-naczyniowych i jest produkowany w postaci racemicznej, jednak tylko jego (S)-enancjomer wykazuje selektywną aktywność blokującą β1. Zastosowanie warstwy receptorowej w postaci monowarstwy HS-BIN-NDI nie stanowiło bariery dla wymiany elektronów pomiędzy elektroaktywnym analitem a powierzchnią elektrody. Co więcej, taki sposób tworzenia warstwy wymusił najbardziej korzystną orientację cząsteczek receptora z punktu widzenia procesu rozpoznawania analitu. Badania mikroskopii sił atomowych oraz rezonansu plazmonów powierzchniowych jednoznacznie potwierdziły wysokie powinowactwo chiralnego selektora ((R)-HS-BIN-NDI) wyłącznie do chiralnego analitu o przeciwnej konfiguracji ((S)-ATN). Z kolei modelowanie molekularne oddziaływań receptor-analit wykazało wysoką stabilność tego typu kompleksu stabilizowanego przez trzy międzycząsteczkowe i jedno wewnątrzcząsteczkowe wiązanie wodorowe.

Niniejsze badania pokazują potencjał wykorzystania techniki rezonansu plazmonów powierzchniowych i mikroskopii sił atomowych w badaniu oddziaływań chiralny selektor—chiralny analit. Zaproponowana procedura analityczna może być z powodzeniem wykorzystana do oznaczania innych związków chiralnych. Dodatkowo elektroaktywność receptora HS-BIN-NDI umożliwia oznaczanie nieelektroaktywnych chiralnych analitów.

Szczegóły publikacji: A. Kowalczyk, M. Duszczyk, S. Sęk, P. F. J. Lipiński, D. Kaczorek, R. Kawęcki, I. P. Grudziński, J. E. Rode, J. Cz. Dobrowolski, A. M. Nowicka, Thiolated chiral naphthalene diimide derivatives as effective selectors of the β-blocker atenolol enantiomers; Advanced Functional Materials (2024) 2305806. https://doi.org/10.1002/adfm.202305806