O teorie de 67 de ani despre vitamina B1 a fost, în sfârșit, demonstrată
Cercetătorii au reușit să stabilizeze o moleculă extrem de reactivă în apă, confirmând o teorie de 67 de ani referitoare la vitamina B1.
Acest avans nu doar că rezolvă un puzzle biochimic de lungă durată, dar indică și metode mai curate și eficiente pentru producerea de medicamente.
Descoperirea se concentrează pe un carbene, o formă de carbon cu doar șase electroni de valență. În condiții normale, atomii de carbon sunt cei mai stabili cu opt electroni. Cu doar șase, carbenii sunt extrem de instabili și reacționează aproape instantaneu cu mediul înconjurător. În apă, aceștia se descompun de obicei imediat.
De-a lungul decadelor, oamenii de știință au crezut că vitamina B1, cunoscută și sub numele de tiamină, ar putea forma temporar o structură asemănătoare unui carbene în interiorul celulelor pentru a facilita reacții biochimice esențiale. Totuși, din cauza instabilității extreme a moleculei, nimeni nu a reușit să o observe direct în astfel de condiții.
Acum, cercetătorii au reușit să creeze un carbene care rămâne stabil în apă. Nu doar că l-au generat, dar l-au și izolat, l-au sigilat într-un tub și au observat că acesta rămâne intact timp de luni de zile. Rezultatele sunt detaliate într-un studiu publicat în Science Advances.
„Aceasta este prima dată când cineva a reușit să observe un carbene stabil în apă”, a declarat Vincent Lavallo, profesor de chimie la UC Riverside. „Oamenii au crezut că este o idee nebunească. Dar se pare că Breslow a avut dreptate.”
Lavallo se referă la Ronald Breslow, un chimist de la Universitatea Columbia care a propus în 1958 că vitamina B1 ar putea transforma într-un carbene pentru a facilita reacții biochimice cheie. Deși ideea a fost influentă, a rămas neconfirmată deoarece carbenii erau considerați prea instabili, în special în apă, pentru a fi capturați sau studiați.
Pentru a depăși această provocare, echipa lui Lavallo a dezvoltat o structură moleculară de protecție care înconjoară carbenii. El o descrie ca fiind „o suită de armură”, concepută pentru a proteja centrul reactiv de apă și de alte molecule din apropiere. Cu această protecție, carbenii devin suficient de stabili pentru analize detaliate folosind spectroscopia de rezonanță magnetică nucleară și cristalografia cu raze X, oferind dovezi clare că astfel de molecule pot exista în apă.
„Noi am creat aceste molecule reactive pentru a explora chimia lor, nu pentru a urmări o teorie istorică”, a spus Varun Raviprolu, primul autor al studiului. „Dar se pare că munca noastră a confirmat exact ceea ce a propus Breslow cu atâția ani în urmă.”
Implicarea descoperirii depășește rezolvarea unei mistere științifice. Carbenii sunt folosiți pe scară largă ca „liganzi”, componente de suport în catalizatori pe bază de metale care ajută la desfășurarea reacțiilor chimice. Acești catalizatori joacă un rol major în producerea de medicamente, combustibili și alte materiale. Totuși, multe dintre aceste procese depind de solvenți organici toxici.
Prin stabilizarea carbenilor în apă, cercetătorii ar putea deschide ușa unor metode mai sigure și mai ecologice de producție chimică.
„Apa este solventul ideal – este abundentă, netoxică și prietenoasă cu mediul”, a spus Raviprolu. „Dacă putem face ca acești catalizatori puternici să funcționeze în apă, acesta ar fi un pas mare spre o chimie mai verde.”
Capacitatea de a crea și menține molecule intermediare reactive în apă aduce, de asemenea, oamenii de știință mai aproape de replicarea chimiei care are loc în mod natural în interiorul celulelor vii, care sunt în mare parte compuse din apă.
„Există alte intermediare reactive pe care nu am reușit să le izolăm, la fel ca acesta”, a spus Lavallo. „Folosind strategii de protecție ca ale noastre, este posibil să le putem observa în sfârșit și să învățăm de la ele.”
Pentru Lavallo, care a petrecut două decenii lucrând cu carbenii, această realizare are atât o semnificație științifică, cât și personală.
„Acum 30 de ani, oamenii credeau că aceste molecule nu pot fi făcute”, a spus el. „Acum putem să le îmbuteliam în apă. Ceea ce a spus Breslow cu atâția ani în urmă – a avut dreptate.”
Raviprolu consideră că această descoperire este o lecție mai amplă despre persistența în știință.
„Ceva ce pare imposibil astăzi ar putea fi posibil mâine, dacă continuăm să investim în știință”, a spus el.
