Jeana-Mariho Lehna privítali na pôde Slovenskej technickej univerzity v Bratislave a udelili mu titul doctor honoris causa.
Jean-Marie Lehn. Zdroj: Vysoká škola chemicko-technologická v Prahe
Bratislava privítala 15. marca 2023 na pôde Slovenskej technickej univerzity v Bratislave dvoch laureátov Nobelovej ceny za chémiu Bernarda L. Feringu a Jeana-Mariho Lehna.
Na slávnostnom zasadnutí vedeckej rady STU im univerzita udelila titul doctor honoris causa. Profesor Jean-Marie Lehn (ocenený v roku 1987) sa na podnet profesora Viktora Milatu z Ústavu organickej chémie, katalýzy a petrochémie rozhodol predniesť verejnosti v priestoroch Fakulty chemickej a potravinárskej technológie (FCHPT) vedeckú prednášku. Zhrnutie prednášky Perspektívy v chémii: Od supramolekulovej chémie smerom k adaptívnej chémii prináša FCHPT STU.
Akú cestu prešla supramolekulárna chémia
Prednáška profesora Lehna poskytla základné informácie o tom, kam sa supramolekulárna chémia za ostatných 30 rokov dostala a akú problematiku rieši v súčasnosti. Rozvoj tejto vednej oblasti priniesol vznik a definovanie základných pojmov, ktoré boli počas prednášky vysvetlené.
Súčasná slovenčina dokáže preložiť dané pojmy z angličtiny, avšak odborníci používajú v rozprave často originálne anglické termíny, ktorých preklad do slovenčiny je veľakrát nezrozumiteľný, ba až zavádzajúci.
Ako vyzeral vesmír po veľkom tresku
Začiatok prednášky bol venovaný vzniku vesmíru po veľkom tresku, počiatočnému deleniu hmoty, následnému spolčovaniu, organizácii, životným prejavom a mysliacej hmote ako súčasnej forme existencie hmoty ako výsledku evolúcie hmoty pod tlakom informácií, čím boli položené základy komplexnej hmoty.
Supramolekulová chémia je tak chápaná ako nadstavba molekulovej chémie. Pre molekulovú chémiu je charakteristický ustálený stav, ktorý definuje štruktúru molekuly ako takú. Ide teda o ustálený rovnovážny stav posunutý na stranu produktu. Tento jav je pomerne jednoduchý.
V prírode však zvyčajne existujú zmesi látok, a tak sa za daných podmienok ustáli rovnováha s termodynamicky najvýhodnejším produktom, pričom zmenou podmienok sa môže konštituovať produkt iný, čomu hovoríme dynamický samoorganizujúci systém. Ak sa môže tento vhodne samoorganizovať voči partnerovi (napríklad aktívne miesto enzýmu), hovoríme tomu samorozpoznávanie a správanie sa systému adaptáciou systému (ovplyvnenou reakčnými podmienkami).
Rozmanitosť súčastí systému v spojení s jeho dynamikou je základom konštitučnej dynamickej chémie (constitutional dynamic chemistry), ktorá tvorí v spojení s adaptáciou adaptívnu chémiu (adoptive chemistry).
Prednáška profesora Lehna. Zdroj: FB STU
Dynamická chémia a liečba ľudí
Supramolekulová chémia založená na kovalentných alebo nekovalentných väzbách je dynamickou chémiou: jedným z takých príkladov sú nanostroje (nanodevices) a ich neskorší vývojový stupeň nanoroboty. Tie sú založené na rovnovážnych reakciách, ktoré ilustroval Lehn na dvoch rekciách imínov (s amínmi a Knoevenagelovou C=C/C=N metatézou). Ak sa takéto dynamické systémy aplikujú na biologicky aktívne substráty, môžu viesť k objavom liekov. Princíp najlepšie viazaného substrátu k receptoru kľúč – zámka (key-lock) bol publikovaný Emilom Fischerom už v roku 1894 a bol vysvetlený na príklade enzýmu carbonic anhydrase.
Dynaméry (dynamers) sú príkladom polymérov vzniknutých v rovnovážnych systémoch s interakciami reaktantov s komplementárnymi donormi a akceptormi. Takýto biokompatibilný dynamér bol použitý pri liečbe vážnych vrodených srdcových ochorení chlopní vyžadujúcich chirurgický zákrok v roku 2013, 23 rokov od publikovania základného výskumu tohto materiálu. Odvtedy bolo uskutočnených 12 úspešných prelomových chirurgických zákrokov s týmto sofistikovaným materiálom.
Dynaméry sa uplatnia aj v optoelektronike
Niektoré dynaméry vo forme peptoidov a glykodynamérov našli svoje uplatnenie v optoelektronike. Ich navrstvením vzniká farba či fluorescencia. Záver prednášky bol venovaný konštitučným dynamickým sieťam (constitutional dynamic networks), ktorých premieňajúce sa zložky tvoria adaptívne chemické systémy charakteristické selekciou podľa použitia efektora. Ním môžu byť teplota, tlak, rozpúšťadlo, elektrický prúd a ióny kovov.
„Keď môže existovať organizácia, tak existovať bude,“ vyhlásil Lehn. Molekuly navzájom interagujú, čo im dáva vlastnosti, ktoré ich menia na supermolekulové. Napríklad molekula vody je tvorená atómom kyslíka a dvoma atómami vodíka s definovanou vzdialenosťou a uhlami. Ale až schopnosťou interakcie vodíkov s atómami kyslíka inej molekuly vznikajú supramolekulové vlastnosti, ako je tekutosť, viskozita a iné.
V diskusii padli viaceré zaujímavé otázky. Jednou z nich bol vzťah umelej inteligencie a samoorganizácie. Profesor Lehn na ňu odpovedal, že najlepšie je, keď má systém svoju prirodzenú inteligenciu.
Zdroj: FCHPT STU, Autor: Viktor Milata
(JM)
