Mikrobølgeovn mot bakterier

Forskerne Lorenzo Williams og Trond Vidar Hansen følger spent med på reaksjonen som løper på TLC-plata.

Når mikroovnen durer på kjemilaboratoriet, er det ikke middag som lages, men dagens dose molekyler. En nyutviklet metode gjør at kjemikerne sparer mye tid - og penger.

Ved bruk av mikrobølgeovn og ei tynnsjiktsplate (TLC - Thin Layer Chromatography plate) har kjemikerne ved SINTEF Kjemi utviklet en svært effektiv prosess innen organisk kjemi. Prosessen blir så langt spesielt brukt i letinga etter stoffer som kan brukes i antibiotika. Når mikrobølgeovnen blir brukt, er det mulig å gjennomføre en reaksjon eller syntese rett på tynnsjiktsplata. Separasjon, testing og analyse av prøvene gjøres på den samme plata, og mye tid og arbeid blir spart. Den nye teknikken er en enkel og kostnadseffektiv metode for å gjennomføre fire prosesser samtidig på samme medium.

- Vi hadde lenge tenkt på hvordan vi skulle få reaksjonene til å løpe raskere. Til slutt fant vi ut at vi ville prøve å bruke mikrobølgeovnen. Vi tok ei plate med prøver der reaksjonen ikke hadde løpt helt ut, og la den i ovnen noen minutter for å øke temperaturen - og det virket! I en kolbe ville den samme prosessen tatt flere timer, sier Lorenzo Williams.

Mange fordeler
Etter denne oppdagelsen ble teknikken videreutviklet, og nå er metoden patentert i USA og i 120 land i resten av verden. Kjemikerne ved SINTEF Kjemi jobber nå for å automatisere og utvide potensialet til metoden.

- Metoden har mange fordeler. Tidligere måtte vi bruke løsninger i kolber, der vi trengte mengder som var både hundre og tusen ganger større enn de vi bruker på tynnsjiktsplata. Å få disse reaksjonene til å løpe helt ut tok lang tid, og jo lenger tid reaksjonene tar, jo større er risikoen for at biprodukter dannes. Dessuten måtte stoffene løses i løsemiddel, og løsemiddelet måtte separeres fra etter reaksjonen. Nå kan vi bruke tørre stoffer rett på plata, sier Williams.

På tynnsjiktsplata er det plass til flere reaksjoner på én gang, noe som også sparer mye arbeid. Williams anslår at dersom en tidligere skulle ha testet førti reaksjoner i kolber, med påfølgende separasjon, testing og analyse, kunne det betydd tre måneders arbeid. Med den nyutviklede teknikken tar den samme prosessen én time.

Kommersielt potensial
Molekylene Williams lager ved hjelp av den nye metoden, brukes i framstillinga av nye legemidler. Metoden kan blant annet utnyttes til biologisk testing av mange kombinasjoner av molekyler i jakten på antibiotika.

- Nå har vi rett og slett fjernet en viktig flaskehals fra prosessen. Vi sparer mye både på forbruket av kjemikalier og av tid. Det har derfor vært stor interesse for metoden, og jeg regner med at den på sikt har et stort kommersielt potensial, sier Lorenzo Williams.

Hagl og fisk
Tidligere ville man i letingen etter et stoff med gitte egenskaper tatt utgangspunkt i resultatet av en reaksjon. Analysen av denne reaksjonen ville ha ført til en modifikasjon av stoffene som reagerer, før en ny reaksjon hadde ført til et nytt resultat. Slik ville modifikasjon og resultat gått i loop, til man fikk det sluttproduktet man var ute etter. Å finne et stoff med de egenskapene man var ute etter, var nesten som å lete etter nåla i høystakken.

Med tynnsjiktsplata og den nye teknikken benytter man såkalt haglekjemi: Flere alternative reaksjoner gjennomføres samtidig på ei plate, og alle sluttproduktene testes samtidig.

- Vi kan si at vi "skyter" overalt én gang, og kjører en test på alle resultatene, slik at vi kan se hvilke sluttprodukter som fikk de ønskede egenskapene. Metoden gjør det for eksempel mulig å både framstille og teste ulike molekyler for å undersøke om de har antibakteriell effekt. Litt metaforisk kan vi si at det ved fiske i ukjent vann er vanskelig å fange den aller største fisken - iallfall hvis du bare har ei stang. Med den nye teknikken blir det omtrent som å fiske med dynamitt: Vi får opp all fisken i området, og finner med én gang de største fiskene. Og den største fisken for oss er det stoffet som viser seg å være mest aktivt, sier Williams.

* Kontakt ved SINTEF: Lorenzo Williams
Tlf.: 22 06 79 20
E-post: Lorenzo.Williams@chem.sintef.no

Av Magne Gisvold og Anne-Lise Aakervik