Ciljevi, ideja i značaj

Osnovni cilj predloženog projekta predstavlja razvoj novih bioaktivnih spojeva temeljenih na strukturi prirodnih spojeva i njihovih analoga dobivenih iz kultiviranih morskih organizama. Ideja je primjeniti nove sintetske pretvorbe, te nove sintetske strategije s ciljem priprave lepeze biološki značajnih molekula. Predviđa se upotreba metoda koje uključuju sintetske pretvorbe, izolacije i određivanje strukture novih bioaktivnih molekula primjenom kromatografije i NMR metoda, posebice tekućinske kromatografije HPLC s različitim detektorima (UV/VIS, CD/ORD, DAD, MS-MS), te MALDI-TOF masene spektrometrije. U slučajevima gdje bude potrebno, primijeniti će se i difrakcija X-zraka na monokristalu. Osnovni ciljevi u okviru ove faze su: -određivanje biomolekula od interesa i njihovih mogućih sintetskih analoga -razvoj skalabilnog protokola za sintezu ciljnih spojeva -razvoj skalabilnih metoda za izolaciju/pročišćavanje ciljnih spojeva -potvrđivanje molekularne structure prije slanja na biološke testove -sinteza originalne molecule i/ili njenih derivate na laboratorijskoj i pilot skali

Znanstvena osnova

Osnovni problem u ovom području istraživanja predstavlja razvoj procesa za pripravu većih količina novog biološki aktivnog spoja, a time i mogućnosti trenutne primjene u industrijskom procesu. Ovo je posebno izraženo ako materijal dolazi od rijetke i/ili ugrožene vrste. Okarakterizirani bioaktivni spojevi od interesa izolirani iz kultiviranog organizma biti će sintetski modificirani s obzirom na provedenu studiju predviđanja njihovih bioloških svojstava, fizičko-kemijskih svojstava, ligand-receptor interakcija i njihovih kvantitativnih odnosa structure-aktivnosti (QSAR). Glavno usko grlo u ovoj projektnoj fazi koje će biti savladano je sinteza originalnih molekula i novih spojeva utemeljenih na novo otkrivenim strukturama prirodnih spojeva s primjenom u industriji.

Kompetencije istraživačke skupine

Grupa istraživača s IRB-a na čelu s dr. Zdenkom Hameršakom dolazi iz Laboratorija za stereoselektivnu katalizu i biokatalizu (CAT-BIO) čija 20 godišnja ekspertiza leži u području asimetrične sinteze (dr. Hameršak, dr. Roje), biokatalize (dr. Majerić-Elenkov) i dizajna i sinteze kiralnih nepokretnih faza (dr. Vladimir Vinković) za enantioseparaciju kiralnih molekula. Navedena ekspertiza čini osnovu za veliki broj proteklih i trenutnih kolaborativnih projekata s akademskom zajednicom i industrijskim partnerima. Grupa CAT-BIO posjeduje najsuvremeniju opremu za organsku sintezu i slobodan pristup cijelokupnoj kapitalnoj instrumentaciji na IRB-u. Razvoj novih bioaktivnih spojeva upotrebom prirodnih spojeva i njihovih analoga predstavlja temelj predloženog projekta. Primjeniti će se znanje akumulirana u CAT-BIO grupi na području novih sintetskih transformacija i sintetskih strategija s ciljem dobivanja raznih biološki interesantnih spojeva.

Metode i njihova povezanost s određenim ciljevima

Moderne metode u organskoj kemiji biti će primjenjene za derivatiziranje odabranih molekula. To može također uključivati primjenu biokatalitičkih metoda uz izolirane enzime (uglavnom lipaze) u organskim otapalima, ionskim tekućinama ili vodenom mediju. Reakcije će biti praćene primjenom odgovarajućih analitičkih metoda kao što je HPLC, UPLC, MS, UV/IR spektroskopija i NMR spektroskopija. S obzirom na rezultate dobivene na laboratorijskoj skali, predložit će se i implementirati protokol za reaktorsku skalu (do 10 L). Ovdje je cilj razviti i validirati ponovljive i skalabilne metode za sinteze i separacije novih polusintetskih molekula na analitičkoj i semipreparativnoj/preparativnoj skali. Metode će uglavnom podrazumijevati tekućinsku kromatografiju upotrebom HPLC i UPLC kromatografa obskrbljenih s različitim detektorima i kolonama. Kada je potrebno u određenim slučajevima primijeniti će se i preparativna SMB (Simulated Moving Bed) kromatografija. Upotrijebiti će se ekspertiza CAT-BIO grupe na području kromatografije kiralnih molekula, priprave novih kiralnih nepokretnih faza, te punjenja HPLC kolona. Posebna pažnja biti će posvećena stereokemiji (apsolutnoj konfiguraciji, AC) ciljnih molekula jer je biološka aktivnost usko povezana s stereokemijom molecule. Specifično znanje određivanja apsolutne konfiguracije molekula postoji u CAT-BIO grupi. Novo sintetizirani i okarakterizirani spojevi biti će dalje (Faze 3. i 5.) evaluirani u medicinskim i biološkim studijama. Najsuvremenija metodologija kao što je 1D, 2D NMR spektrometrija, difrakcija X-zraka, kiroptičke metode (CD, ORD, VCD), te in silico računi biti će primijenjena u svrhu određivanja strukture novih spojeva.

Očekivani ishodi i njihovi potencijalni korisnici

Dizajn i sinteza potencijalo novih biološki aktivnih sintetskih i polusintetskih molekula. Potpuna karakterizacija novih molekula od interesa. Razvoj i optimizacija sintetskih i izolacijskih metoda. Predviđa se stvaranje intelektualnog vlasništva na temelju primjene novih sintetskih metoda i protokola za izolaciju ciljne molecule.