Z laborky přímo do Ameriky!

Příspěvek do seriálu článků letošních finalistů Intel ISEF na portál IQ Intel napsal student Střední průmyslové školy chemické v Pardubicích Lukáš Janecký. Chemií doslova žije, jeho projekt syntézy nových sloučenin má šanci přispět k léčbě Alzheimerovy choroby.

„Vím, že nic nevím.“ Přesně jak pravil před mnoha lety slavný řecký filozof Sókratés, tak jsem se cítil, když jsem na počátku druhého ročníku Střední průmyslové školy chemické v Pardubicích vyslechl přednášku prof. Ing. Aleše Růžičky, Ph. D. z Fakulty chemicko-technologické na téma využití nově modifikovaných ligandů v syntetické chemii. Daná problematika mě velice zaujala, a proto jsem se domluvil s přednášejícím, že začnu jako středoškolák navštěvovat laboratoř se zaměřením na moderní organokovovou a koordinační chemii Univerzity Pardubice. V laboratoři ke mně byli velice vstřícní a od začátku se mnou jednali jako se členem vědeckého týmu.

Od experimentování pod dozorem jsem se zanedlouho dostal k vlastní práci a časem se dostavily i první výsledky. Dosažené výsledky jsem ve třetím ročníku středoškolského studia představil na Vernadského soutěži v Moskvě (je považována za největší soutěž vědeckých talentů východu), kde jsme ještě s bratry Slováky prezentovali v rámci soutěže AMAVET výsledky svých projektů. Bylo mi uděleno nejvyšší ocenění ruské akademie věd a zlatá medaile s potiskem hlavy Vernadského, podle kterého tato soutěž nese jméno.
Nyní mě v květnu jako studenta čtvrtého ročníku Střední průmyslové chemické školy v Pardubicích čeká soutěž středoškolských projektů Intel ISEF 2016 v arizonském Phoenixu. Tento můj vůbec první výlet do Ameriky pro mě velice znamená a dává mi jasně najevo, že to, čemu jsem věnoval nespočet hodin v laboratoři, má nějaký smysl. Nejvíce se těším na vědeckou atmosféru, kterou je soutěž tak známá, poctí ji přítomnost nositelů Nobelových cen a předních zástupců světových firem. Soutěž zrovna vychází na období praktické maturitní zkoušky, kterou bude většina mých kamarádů skládat prací v laboratoři a poté počítáním maturitních příkladů. Praktickou část maturitní zkoušky si proto přesunu do termínu ústního zkoušení. Naštěstí nemusím věnovat čas přípravě k maturitě z angličtiny, kterou mám již do jisté míry natrénovanou díky čtení odborných článků, soutěžením v AMAVETU nebo prezentací v Moskvě.

Ve Phoenixu budu soutěžit v kategorii chemie a při samotné obhajobě práce se zaměřím na několik faktorů. Pokud budou v porotě zástupci farmaceutických společností, budu hovořit o připraveném derivátu a jeho biologické aktivitě, pokud se bude jednat spíše o porotce z technologického odvětví, jsem připraven prezentovat samotnou technologii přípravy s využitím katalyzátorů, které v tomto případě pracují i na bázi daleko levnějších kovů (cín, bismut), než jsou v průmyslu běžně využívané kovy (paladium, platina).

Experimentování v laboratoři je dobrodružství
Tématem mojí vědecké práce byla syntéza zcela nových sloučenin, které by nalezly využití buď v katalýze pokrokových organických reakcí jako iniciátory tvorby biodegradovatelných polymerů anebo jako lithné prekurzory v organokovové a koordinační chemii. A jelikož věda je nevyzpytatelná a čím více si toho plánujete, tím méně očekávaných výsledků získáte, ani můj případ není výjimkou…

Acetylcholinesteráza a butyrylcholinesteráza
Experimentování v laboratoři je jedno velké dobrodružství, jelikož neustále dochází ke střetu teorie s praxí, kdy na základě vědeckých článků, popř. odborné literatury, jsme schopni určit, jakým způsobem by měly výchozí komponenty reagovat a jaké produkty reakce by měly vznikat. Mnohdy tomu však tak není a spíše se potvrzuje nereaktivita. Ve výzkumu jsem začal od píky a nejprve se snažil vytvořit lithný prekurzor, který bych využil k další reaktivitě. Po přípravě a charakterizaci takovéto „mezikrokové“ látky je potřeba vymyslet mnohdy vícekrokové postupy úprav, vedoucí k jejímu izolování v dostatečné čistotě. Po sérii pokusů se konečně dostavil prekurzor, jehož reaktivitu jsem mohl dále studovat. Chtěl jsem připravit germanatou sloučeninu, která by byla zajímavá svojí netradiční strukturou komplexu a mohla by nalézt využití například při iniciaci tvorby snadno odbouratelných polymerů. Tato reakce ale poskytla zcela neočekávaný derivát ze skupiny sloučenin, které se vyznačují svojí biologickou aktivitou na potlačení enzymatické činnosti acetylcholin- a butyrylcholinesteráz (léčba Alzheimerovy choroby). Tento jev se stal hlavním předmětem mého navazujícího výzkumu, kde jsem se snažil metodu optimalizovat reakcemi s jinými kovy z periodické tabulky prvků. Výsledky práce nabízejí nový pohled na složité spojování C-C a C-N vazeb z hlediska katalýzy kovů na bázi sloučenin cínu nebo bismutu(SnCl2, BiCl3), které jsou mnohdy několikanásobně levnější než paladnaté či platinové katalyzátory, jež se běžně pro tyto metody využívají.
Preperát pro léčbu Alzheimerovy choroby? Uvidíme…

Mezi jedny z hlavních příčin Alzheimerovy choroby patří zvyšování činnosti enzymů, které rozkládají naše neurotransmitery. Z tohoto hlediska je zapotřebí neustále vyvíjet nově modifikované preparáty, které by byly schopné potlačit činnost klíčových enzymů, čímž by se vykompenzoval nedostatek neurotransmiterů a vývoj této neurodegenerativní nemoci by se značně zpomalil. Syntetizovaná sloučenina patří do jisté skupiny derivátů (chinazoliniminy), které se nacházejí ve druhé fázi klinických testů na enzymatické inhibice.