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可制造分子的3D打印机面世,未来新药将不再昂贵

来源:e键打印   发布时间:2015-06-04 09:14:12   浏览次数:


    最近,美国科学家研究出可以在分子水平工作的3D打印机——分子制造机。使用该3D打印机,人们将可轻松组装出复杂的小分子。这一突破性的研究成果是由一群来自伊利诺伊大学Urbana-Champaign分校的化学家完成的,其负责人是化学教授Martin D. Burke。

化学教授Martin D. Burke

     何为小分子?一般而言,小分子是一种由碳-碳键构成的密集组装在一起的复杂结构。制造复杂小分子的难度是目前研发新药等的主要障碍。Burke的目的就是简化小分子制造的过程。

     他表示化学家们如需合成小分子,所用高度定制的方法非常复杂,大多数研究人员无法做到,并且还要花费非常长的时间。Burke说,“到目前为止,瓶颈就是合成环节……(合成环节)在许多领域进展缓慢,有许多分子根本就是让制药公司望而却步,因为合成的难度非常高。”

     Burke的新技术将突破这一瓶颈,“我们希望把一个非常复杂的化学合成过程变得简单化。简单可以导致自动化,而这种自动化,将会带来广泛的科学发现,因为大量的非专业人员也能够从事这项工作。”Burke解释说。


      对于新技术,Burke以“搭积木”为例做了形象描述。“在过去的几年里,我们一直在研究如何将这些复杂的分子拆开,这样我们就可以像搭积木一样把他们重新组装到一起。”具有相同连接件的“化学积木”可以用一个简单的反应“缝合”起来,就像堆乐高积木,其咬合方式一样,但可堆出不同形状。研究人员设计了一个简单的“捕获——释放”方法以实现自动化的积木式组装,这一方法每次可增加一个“积木”,且在和下一个“积木”连接之前会把多余的冲洗掉。



        研究团队目前已经可以制造包括制造难度很大的环结构的14种不同类别的小分子,均使用了自动积木式组装技术。他们开发出了上百种具备商业价值的“化学积木”。当然,商业价值并非Burke的重要目的,他表示,“重要的是,我们正在证明通过一定数量的“积木(或构建单元),我们可以制造出许多不同类型的天然产品。”


     小分子合成技术是现代药物研发和制造的基础之一,另外如LED、太阳能电池以及诊断工具同样依赖于这一技术。3D分子制造机的面世,将大幅促进诸如新药开发等领域的快速发展。眼下,这一自动合成技术已经授权于专注于使用小分子开发新药的Revolution医药公司,Burke是这家公司创始人之一。

     创客联盟认为,生物医药是现代医学的基础之一,3D打印技术的独特优势可对生物医药产业提供非常大的便利性。如Burke教授所言,新药的开发难度在于小分子制造,这也是新药开发成本高昂之根本,并直接导致新药的离谱离谱。3D分子制造机将彻底改变这一状况,新药开发的合成瓶颈将不复存在。