Инновационные разработки учёных Томского политехнического университета и их партнеров из Швеции открывают новые горизонты в синтезе редких сахаров, необходимых для медицины и биотехнологии. Новый одношаговый подход, созданный исследовательской группой под руководством Елены Степановой, позволяет значительно упростить получение моноацетилированных углеводов, ранее доступных лишь сложными и длительными методами. Такой научный прорыв сулит значительные изменения в производстве лекарственных средств и развитие новых биотехнологических процессов.
Моноацетилированные углеводы: значение и трудности получения
Моноацетилированные углеводы – это особый класс сахаров, где одна гидроксильная группа замещается ацетильной. Благодаря своим свойствам, эти соединения принимают участие в фундаментальных биологических процессах: они помогают формировать защиту клеточных стенок растений, способствуют регуляции иммунитета и служат строительными блоками при создании сложных биомолекул. Несмотря на важность, получение таких сахаров всегда было трудоемким из-за длительных и многоступенчатых процедур, а это ограничивало их применение как в лабораторной, так и в промышленной практике.
Технологический прорыв: межуниверситетское сотрудничество
В рамках совместной работы специалистов из Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ, Линчёпингского университета и Королевского технологического института был создан простой, эффективный и доступный путь синтеза моноацетилированных углеводов. Суть метода заключается в двух этапах: сначала исследователи синтезируют полностью ацетилированные гликозиды 4-метоксифенола, после чего из них с помощью мягкого дезацетилирования выборочно удаляют все ацетильные группы, кроме одной. Такой подход не только сокращает количество реакций, но и делает процесс синтеза значительно более экономичным и экологичным.
Преимущества нового метода: простота, эффективность, экологичность
По словам Елены Степановой, главы лаборатории “Химическая инженерия и молекулярный дизайн”, главной особенностью предложенного метода стала его относительная простота. В лабораторных условиях удалось провести реакции дезацетилирования более десятка разных углеводов, оптимизируя время процесса и концентрации реагентов, чтобы получать больше целевого продукта. Несмотря на то, что выход моноацетилированных соединений достигает 11-32%, это высокий показатель для столь короткого и простого метода – классические процедуры занимают от пяти до десяти стадий и требуют больше ресурсов.
Ещё одним важным преимуществом является возможность полного восстановления и повторного использования всех побочных продуктов реакции. Это позволяет в ряде случаев увеличить выход финальных соединений до 70% и снижает затраты сырья, что немаловажно для промышленного применения. Кроме того, из полученных продуктов 4-метоксифенильный агликон можно легко и полностью удалить, а затем использовать полученные углеводы для дальнейших синтезов, что делает метод универсальным и масштабируемым.
Практическая значимость для фармацевтики и биотехнологии
Разработанная технология открывает широкие перспективы для производства ключевых компонентов, необходимых для создания новых лекарств и активных биомолекул. Благодаря своей простоте и высокой воспроизводимости, метод легко адаптируется к поточным и масштабируемым реакторам, что позволяет внедрить его в производство малых или средних партий целевых соединений. Такой подход отвечает актуальным запросам современной фармацевтики, заинтересованной в быстром получении сложных промежуточных веществ в минимальные сроки, а также способствует развитию нового поколения биотехнологических процессов.
Важно и то, что универсальность метода позволяет использовать его для получения целого ряда производных углеводов с разнообразными структурами, тогда как традиционные способы зачастую требуют отдельной разработки для каждого нового соединения.
Международная коллаборация и будущее исследований
Успехи, достигнутые благодаря сотрудничеству с Линчёпингским университетом и Королевским технологическим институтом, вновь подтверждают высокую значимость международных научных обменов. Взаимодействие с учеными ведущих европейских университетов позволило не только перенять лучшие практики, но и вывести российские исследования на новый уровень. Поддержка Министерства науки и высшего образования РФ способствует становлению подобных прорывных проектов и их дальнейшему развитию.
Дальнейшие планы исследовательской группы связаны с масштабированием технологии, поиском новых возможностей применения полученных сахаров в фармацевтических и биомедицинских разработках, а также оптимизацией метода для повышения его селективности и рентабельности. Энтузиазм учёных Томского политехнического университета и их международных коллег позволяет с уверенностью смотреть в будущее, рассчитывая на появление новых эффективных решений в области химии углеводов.
Позитивный вклад Томского политеха в мировую науку
Вектор, выбранный учёными ТПУ и поддержанный международным научным сообществом, открывает для мировой науки перспективы ускоренного применения уникальных углеводов в медицине и биотехнологии. Благодаря вовлечённости Елены Степановой и объединению опыта ведущих организаций России и Европы, становятся возможными решения, ранее считавшиеся практически недостижимыми. Новая методика несомненно вступает в ряды значимых вкладов ТПУ в мировую научную копилку.
