«كيمياء النقر»... عندما تحول الكيميائي إلى «خيّاط مواد»

«كيمياء النقر»... عندما تحول الكيميائي إلى «خيّاط مواد»

خبراء تحدثوا لـ «الشرق الأوسط» عن مبررات منحها جائزة نوبل
الاثنين - 22 شهر ربيع الأول 1444 هـ - 17 أكتوبر 2022 مـ رقم العدد [ 16029]

كان الوصف الذي يقرب الكيمياء العضوية إلى أذهان البسطاء، أن الكيميائي أشبه بطباخ يمزج بين صنفين، لينتج في النهاية صنفا ثالثا جديدا، لكن «كيمياء النقر» التي حازت على جائزة نوبل نقلت التفاعلات إلى ما هو أعقد من ذلك، حيث يستطيع المتخصص في هذا الفرع من الكيمياء، تنفيذ مادة بمواصفات معينة حسب الطلب، فلم يعد الكيميائي في هذه الحالة طباخا، لكنه أشبه بـ«الخياط» (الترزي).


كيمياء النقر

يقول ناجح علام، أستاذ هندسة المواد بالجامعة الأميركية بالقاهرة في تصريحات لـ«الشرق الأوسط»، إن «نقل الكيمياء إلى هذا المستوى يستحق بلا شك الحصول على جائزة نوبل، لأن هذه الفلسفة في الكيمياء، كانت لها تطبيقات لا حصر لها».




باري شاربلس  أحد الفائزين بنوبل الكيمياء



ويعتمد علام في عمله على الخلايا الشمسية العضوية، وهي أحد مجالات اهتمامه، على مواد تم إعداها باستخدام كيمياء النقر، لكنه لا ينتجها بنفسه، ويستوردها من الخارج بأسعار مرتفعة جدا، حيث يتجاوز الغرام الواحد الألف يورو، كون المتقنين لهذا الفرع من الكيمياء قلة في العالم، فضلا عن أن إنتاج المواد بهذه الطريقة يأخذ بعضاً من الوقت، كما يوضح علام.

ويضيف: «التطبيقات الأوسع لكيمياء النقر تكون في صناعة الأدوية»، مشيرا إلى أنه تم استخدامها في علاج مشكلة تفاعل الأدوية مع الضوء، وهي المشكلة التي تبطل مفعول بعض المضادات الحيوية مثل «الأوجمنتين»، بسبب عدم إدراك الكثيرين لضرورة إبقاء الدواء محفوظا في عبوته، لأنه عندما يتم إخراجه من العبوة يحدث تفاعل للدواء مع الضوء، فيتسبب ذلك في إنتاج مواد ضارة».

من جهته يتحدث إبراهيم الشربيني، المدير المؤسس لبرنامج علوم النانو، ومركز أبحاث علوم المواد بمدينة زويل للعلوم والتكنولوجيا في مصر، عن أحد التطبيقات المهمة لـ«كيمياء النقر» في صناعة الدواء، حيث يمكن أن تساعد في توصيل الأدوية المعدة بطريقة النانو إلى داخل الخلايا السرطانية المصابة.

يقول الشربيني لـ«الشرق الأوسط»: «الكريات النانوية المحملة بالأدوية، لكي تصل إلى داخل الخلايا، لا بد من تزيينها ببعض الجزيئات التي تتعرف على الهدف المراد توصيل تلك الكريات له، ويتم ربط تلك الجزيئات بتلك الكريات النانوية باستخدام كيمياء النقر».

ويستخدم الشربيني وصفا أشبه بوصف الخياط (الترزي) الذي استخدمه علام لشرح كيمياء النقر، مضيفا «هي أشبه بمصمم هندسي تقول له ما هي المواصفات التي تريدها في منزلك، ليخرج لك المنزل بهذه المواصفات، ولكن على المستوى الجزيئي».

ويضيف: «نحن أمام مستوى عالٍ جدا من التحكم في الجزيئات باستخدام مواد وسيطة عالية الدقة للحصول على مركب بالمواصفات المطلوبة، ويكون دور هذه المواد الوسيطة إزالة الحواجز المتباينة بين الجزيئات المراد تفاعلها للوصول لمركب جزيئي مستهدف، ثم تخرج هذه المواد الوسيطة من التفاعل بعد أداء المهمة، وأهم ما يميز هذه المواد هو التخصص، وإمكانية التعامل بدقة عالية داخل الجزيء».

ومن وصف «الترزي» و«المصمم» إلى تشبيه ثالث، لهذه الكيمياء، التي يبدو أن تكريمها حاز على تأييد الكيميائيين، فتباروا بحماس شديد في تبسيطها.


بناء جزيئي

يقول بنيامين شومان، الكيميائي في إمبريال كوليدج لندن، في تقرير نشرته وكالات الأنباء مطلع أكتوبر (تشرين الأول) الجاري: «تخيل شخصين يسيران في غرفة فارغة في الغالب باتجاه بعضهما البعض ثم يتصافحان... هذه هي الطريقة التي يتم بها التفاعل الكيميائي الكلاسيكي، لكن ماذا لو كان هناك الكثير من الأثاث وأشخاص آخرون يسدون الغرفة، فقد لا يلتقي أحدهما الآخر، ثم تخيل الآن أن هؤلاء الناس كانوا جزيئات، وهي مجموعات صغيرة من الذرات التي تشكل أساسا كيميائيا، فإن التقاء هذه الجزيئات واتحادها معا، في بيئة يوجد بها الكثير من الأشياء الأخرى هي تلك التي تسمى (كيمياء النقر)».

وانتقل شومان من هذا التشبيه إلى تشبيه رابع، مضيفا: «فلسفة هذا الفرع من الكيمياء أنه أشبه بـ(الليغو) في التقاء الجزيئات معا في بناء جزيئي».

لكن كارولين بيرتوزي، التي شاركت جائزة نوبل في الكيمياء هذا العام مع باري شاربلس ومورتن ميلدال، قالت إن الأمر يتطلب نوعا خاصاً جدا من الليغو.

وأوضحت في نفس التقرير الذي نشرته وكالة «الصحافة الفرنسية» أنه «حتى لو كانت طائرتا ليغو محاطتين بملايين من الألعاب البلاستيكية الأخرى المتشابهة للغاية، فإنهما سينقران على بعضهما البعض فقط».

وتعود فلسفة هذه الكيمياء إلى عام 2000، حيث اكتشف كل من شاربلس وميلدال بشكل منفصل تفاعلا كيميائيا محددا باستخدام أيونات النحاس كمحفز، حيث يتمتع النحاس بالعديد من المزايا، بما في ذلك أن التفاعلات يمكن أن تتضمن الماء ويتم إجراؤها في درجة حرارة الغرفة بدلاً من الحرارة العالية التي يمكن أن تعقد الأمور.

وكانت هذه الطريقة الخاصة لربط الجزيئات أكثر مرونة وكفاءة واستهدافاً مما كان ممكنا من قبل، ومنذ اكتشافه، اكتشف الكيميائيون جميع الأنواع المختلفة للهندسة الجزيئية التي يمكنهم بناؤها باستخدام كتل «الليغو» الجديدة الخاصة بهم.


تطبيقات واسعة

يقول توم براون، الكيميائي البريطاني في جامعة أكسفورد الذي عمل على كيمياء النقر فوق الحمض النووي: «التطبيقات لا حصر لها تقريبا، لكن كانت هناك مشكلة واحدة في استخدام النحاس كعامل مساعد، وهي أنه يمكن أن يكون ساما لخلايا الكائنات الحية، مثل البشر، لذلك بنت بيرتوزي على أسس عمل شاربلس وميلدال، حيث صممت طريقة خالية من النحاس لاستخدام كيمياء النقر مع الأنظمة البيولوجية دون قتلها».

ويضيف أن «الجزيئات في السابق كانت تنقر معا في خط مستقيم مسطح، لكن بيرتوزي اكتشف أن إجبارها على الانحناء قليلاً جعل التفاعل أكثر استقرارا.

وأطلقت بيرتوزي على المجال الذي ابتكرته الكيمياء المتعامدة البيولوجية، أي الوسائل المتعامدة التي تتقاطع في الزوايا القائمة. وتقول رئيسة الجمعية الكيميائية الأميركية أنجيلا ويلسون: «نحن نوعا ما في قمة جبل الجليد»، مضيفة أن «هذه الكيمياء ستغير العالم».

والاستخدامات المحتملة لكيمياء النقرات، كما قالت بيرتوزي في مؤتمر نوبل، أنها «متعددة بحيث لا يمكنني حتى حصرها، وأحد الاستخدامات هو تطوير أدوية جديدة تستهدف بعضها إجراء الكيمياء داخل المرضى البشريين للتأكد من أن الأدوية تذهب إلى المكان الصحيح»، وأضافت أن مختبرها بدأ البحث عن العلاجات المحتملة لفيروس كورونا الحاد.

أمل آخر هو أن «كيمياء النقر» يمكن أن تؤدي إلى طريقة أكثر استهدافا لتشخيص وعلاج السرطان، وكذلك جعل العلاج الكيميائي له آثار جانبية أقل خطورة.

وقالت ميلدال في تصريحها، إن كيمياء النقر استخدمت بالفعل «لإنتاج بعض البوليمرات المتينة للغاية» التي تحمي من الحرارة.

هذه التطبيقات الواسعة جدا التي لا يمكن حصرها جاءت من خلال العمل على نقطة محددة تعمق فيها الباحثون منذ عام 2000، وهذه رسالة واضحة للباحثين ترسلها جائزة نوبل هذا العام، كما يؤكد ربيعي حسن، الباحث في الكيمياء بمدينة زويل للعلوم والتكنولوجيا.

يقول حسن لـ«الشرق الأوسط»: «هؤلاء الباحثون لم يلهثوا خلف كل ما هو جديد، لينتقلوا من مجال إلى آخر، لكنهم ركزوا جهدهم على نقطة محددة أخلصوا في دراستها لمدة 20 عاماً، فكانت الجائزة من نصيبهم».


science

اختيارات المحرر

فيديو