Ciljevi, ideja i značaj

Aktualno globalno istraživanje pokazuje multidisciplinarni pristup (Q1 časopisi, knjige) za istraživanje kemijske bioraznolikosti usmjerene prema sekundarnim metabolitima – prirodni organski spojevi (NPs). NPs pokazuju širok spektar kemijskih struktura i biološke aktivnosti. Izvedeni su jedinstvenim biosintetičkim putovima od primarnih metabolita i ishodnih spojeva te osiguravaju izvore kemijske bioraznolikosti među različitim prirodnim resursima. Zbog svog specifičnog zemljopisnog položaja na razdjelnici nekoliko biogeografskih regija i zbog svojih karakterističnih ekoloških, klimatskih i geomorfoloških uvjeta, Hrvatska je jedna od najbogatijih europskih zemalja u pogledu biološke raznolikosti (npr. bogatstvo vrsta i podvrsta, uključujući znatan broj endema). Dakle, istraživanje kemijske raznolikosti je presudno za istraživanje potencijala prirodnih izvora. Istraživanje kemijske bioraznolikosti razvija aktualne teme u predmetnom području sa tendencijom utjecaja na biološku raznolikost, sljedivost i zaštitu (glavne brige EU) ciljanih uzoraka. Obećavajući rezultate u pogledu novih prirodnih spojeva su već dobiveni nakon prvog ronjenja ekspedicije u području Kornatskog otočja, središnje Dalmacije. Od 62 ukupno prikupljena uzorka spužvi, trenutno ih je šest pokazalo prisutnost nepoznatih spojeva; Acanthella cannabina (djelomično poznati spojevi), Scopalina lyphyropoda (potpuno nepoznata spojevi), Suberite domuncula (djelomice poznata, ali novi peptidi su zanimljivi za valorizirati), Dictyonella Incisa (velik broj različitih spojeva), Tethya aurentium (djelomice poznata, ali su nađene razliličiti novi spojevi). Ostali uzorci trenutno se istražuju I određuju im se kemijski profili.

Znanstvena osnova

Nedavna otkrića pokazuju da će se opseg i utjecaj istraživanja morskih NPs nastaviti širiti. Izolacija morskih NPs iz različitih izvora podrazumijeva primjenu selektivnih preparativnih postupaka (npr. kontinuirane ili diskontinuirane ekstrakcije, destilacije (hidrodestilacije, vodeno-parne i parne destilacije), istovremene destilacije-ekstrakcije, dr.), praćene analizom modernim sofisticiranim kromatografskim i spektroskopskim tehnikama (npr. NMR, GC-FID/MS, HPLC-UV-VIS/DAD/MS). Dobiveni tipični kromatogrami se mogu smatrati kemijskim otiscima (chemical figerprints) koji karakteriziraju uzorke.

 Istraživačke kompetencije

Kemijsko-tehnološki fakultet (FCT) je najveći centar kemije u južnoj Hrvatskoj s dominantnim znanstvenoistraživačkim profilom u istraživanju prirodnih spojeva (NPs). Kemijska raznolikost i istraživanje prirodnih resursa u Zavodu za organsku kemiju Fakulteta je pokretačka snaga od svog osnutka 1960. godine s nacionalnim i regionalnim značajem u europskom istraživačkom prostoru. Prof. Jerković je vodio project 25/08 fonda Jedinstvo uz pomoć znanja ” Evaluation of Unifloral Honeys – Chemical Fingerprinting and Nutritional Properties ” (2008.-2010) te je sudjelovao kao istraživač na 3 nacionalna projekta (Ministarstvo znanosti, obrazovanja i športa) i 2 međunarodna bilateralna projekta iz područja prirodnih organskih spojeva. Prof. Jerković trenutno vodi projekt Hrvatske zaklade za znanost (HRZZ-11-2013-8547) ” Research of Natural products and Flavours – Chemical Fingerprinting and Unlocking the Potential” i kompaktan istraživački tim je već uspostavljen. Projektna grupa sa Kemijsko-tehnološkog fakulteta, Sveučilište u Splitu je kompetentna za područje fitokemije (osobito eterična ulja, hlapljivi spojevi, arome, glikozidi) sa publikacijama u uglednim međunarodnim časopisima registriranim u Current Contents (CC) i Journal Citation Reports ( JCR) s visokim faktorima utjecaja, kao što su Chemistry & Biodiversity, Phytochemistry, Planta Medica, Molecular Diversity, Molecules i dr. (detalji u CVs). Istraživačka grupa posjeduje znanje I iskustvo u području fitokemikalija i ekstrakciji ciljanih bio-molekula iz prirodnih izvora u području biomarkera i kemijskih profiliranja ili antioksidacijskih/antimikrobnih testova.

Metode i njihova poveznica sa specifičnim ciljevima

Općenito, izbor preparativnog postupka ovisiti će o prirodi izvornog materijala i spojeva koji se trebaju izolirati. Budući su ciljani spojevi obično prisutni u niskim koncentracijama u uzorcima, potrebno je dobro poznavati sastav matriksa uzorka i odabrati odgovarajući postupak. Preparativne metode koje će se koristiti će se fokusirati na ekstrakciju NPs iz uzoraka bez stvaranja artefakata (spojeva koji nisu izvorno prisutni u uzorcima, ali mogu nastati tijekom postupka izolacije) i s manje popratnih spojeva iz matriksa. Različite tehnike ekstrakcije s otapalima se mogu primijeniti za ciljane uzorke (npr. kruto-tekuće, tekućetekuće u kontinuiranom ili diskontinuiranom načinu). Poznato je da uporaba ultrazvuka potpomaže ekstrakciju te značajno smanjuje vrijeme ekstrakcije u usporedbi s tradicionalnim metodama. Mehanički učinak ultrazvuka omogućava veće prodiranje otapala u matriks, preko učinka kavitacije, i poboljšava ekstrakciju. Postupak indirektne sonifikacije koristi ultrazvučnu vodenu kupelji i otapala različite polarnosti (npr. pentan, dietil-eter, diklormetan, aceton, dr.). Optimizacija polarnosti otapala se treba provesti za svaki ciljani uzorak. Analiza ekstrakata/izolata će se provoditi modernim instrumentalnim tehnikama (plinska kromatografija (GC/FID, GC/MS), tekućinska kromatografija HPLC s različitim detektorima (npr. UV-VIS, DAD, ELSD). Tipično, GC je koristan za analizu nepolarnih i polarnih hlapljivih i polu-hlapljivih spojeva. HPLC se može koristiti za odvajanje svih vrsta organskih spojeva, neovisno o polaritetu ili hlapljivosti. GC i HPLC sa selektivnim detektorima su trenutno vodeći pristupi u kemijskom profiliranju.

Očekivani ishodi i njihovi potencijalni korisnici

Očekuju se slijedeći ishodi: inovativni protokoli izolacija s ciljem dobivanja pouzdanih kemijskih otisaka ciljanih uzoraka; inovativni protokoli organskih analiza zaučinkovitiju analizu ciljanih molekula; pronalaženje novih, pouzdanih I karakterističnih kemijskih otisaka koji omogućavaju potvrdu određene vrste, te pronalaženje specifičnih/nespecifičnih kemijskih markera u uzorku. Potencijalni korisnici su tvrtke koje se bave izradom baza kemijski struktura za kromatografske analize.