Vyvolat chemickou reakci v místě, kde je potřeba, a v čase, který si vyberete, jsou schopné fotoaktivovatelné sloučeniny neboli molekuly v kleci. Využít se dají například v medicíně, kde mohou za působení světla uvolnit v konkrétním místě léčivou látku nebo naopak zničit třeba nádor.
Výzkumem těchto sloučenin se zabývá skupina organické fotochemie pod vedením Petra Klána, která působí v ústavu chemie a v centru Recetox Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity.
Cílem vědců je vyvíjet molekuly v kleci, studovat mechanismy chemických reakcí, kterým molekuly podléhají, a následně pak zlepšovat jejich kvalitu a vlastnosti. „Fotoaktivovatelné sloučeniny jsou látky, které po pohlcení světla uvolňují molekuly zájmu. Mohou to být například biologicky aktivní molekuly jako neurotransmitery, které v nervové soustavě slouží pro přenášení vzruchů či jiné signální molekuly, nebo také sloučeniny, které jsou důležité pro organickou syntézu a materiálovou chemii,“ popsal sloučeniny Klán.
Světelný impuls stačí
Hlavní výhodou molekul v kleci je fakt, že pro spuštění chemické reakce využívají světlo. K uvolnění molekuly zájmu v daném místě a v daném čase tak stačí jen světelný impuls, který spustí chemickou reakci. „Uvolňovaná molekula může být přirozená nebo syntetická, ale fotoaktivovatelná sloučenina je látka, kterou vytváříme v laboratoři. Její část, která podléhá fotochemické reakci, totiž musí mít velice specifické vlastnosti,“ uvedl Klán.
Reakce, které světlo vyvolá, musí být co „nejčistší“, nesmí při ní vznikat jiné sloučeniny, které by mohly poškodit okolní prostředí. Na vývoj těchto látek získala skupina grant od Grantové agentury ČR a nedávno také zvláštní čestné uznání předsedy. Podle Klána je velmi důležitý fakt, že získali i pokračovací grant, který umožní další výzkum. „Těsně u konce řešení tohoto projektu jsme se totiž dostali k úplně novým typům klecových molekul, které jsou schopné uvolňovat molekuly zájmu pomocí viditelného světla, což je novinka,“ zdůraznil Klán.
Pro vývoj nových typů klecových molekul využívají vědci speciální metodu nazvanou časově rozlišená spektroskopie. Připravenou sloučeninu ozáří laserem, a vyvolají tak chemickou reakci. Druhým paprskem světla pak analyzují, jaké meziprodukty chemické reakce vznikají. „Naším úkolem je navrhnout takové klecové molekuly, které by podléhaly chemické reakci rychle, s vysokou účinností a jako vedlejší produkt uvolňovaly látky, které nebudou škodit okolí,“ vysvětlil činnost skupiny Klán.
Praktické využití fotoaktivovatelných sloučenin může být různé. Mohou pomoci například základnímu výzkumu v oblasti biologie nebo biochemie nebo by se daly využít v medicíně. „Typickým příkladem uplatnění fotochemie v praxi je takzvaná fotodynamická terapie. Při ní se do nádorových buněk umístí látka schopná pohltit světlo a přitom excitovat přítomný kyslík na takzvaný singletový kyslík, který je vysoce toxický a může způsobit smrt buňky,“ doplnil Klán.
