Команда исследователей из Пекинского университета и компании WuXi AppTec (Tianjin) Co., Ltd. спроектировала и построила автоматический синтезатор углеводов, который производил полисахариды рекордной длины. В своей статье, опубликованной в журнале Nature Synthesis, группа описывает, как они создали свое устройство и его возможные применения. Ханчао Ченг и Пэн Джордж Ван из Южного университета науки и техники в Китае опубликовали статью News & Views в том же номере журнала, в которой описана работа команды в Китае.

Как отмечают Ченг и Ван, углеводы играют очень важную роль в биологии — они являются биохимическим источником энергии. И, как они также отмечают, встречающиеся в природе углеводы, как правило, структурно неопределенны, что означает, что они состоят из смесей молекул, что делает их довольно сложными.

По этой причине высоко ценятся четко определенные углеводы. К сожалению, синтезировать их оказалось непросто, особенно по мере того, как они становятся больше. В этой новой попытке исследователи создали средство для ускорения процесса — автоматизированный синтезатор, который преодолевает проблемы, связанные с другими машинами, предназначенными для того же.

Синтезатор, созданный командой, состоит из трех частей: синтезирующей системы, системы мониторинга прогресса и программного обеспечения, которое используется для управления аппаратным обеспечением. Синтезатор включает в себя мешалку и регуляторы нагрева, а также лампу, которая используется для инициирования реакций, вызванных светом.

Он также оснащен автоматизированной инжекторной системой для контроля подачи материалов в систему и автоматизированной системой очистки для предотвращения загрязнения. Синтезатор работает за счет компьютерного управления потоком реагентов в контейнер и управления ростом змееподобных моносахаридов. Система мониторинга постоянно изучает происходящие реакции, чтобы убедиться, что они выполняются правильно.

Одно из преимуществ использования такой системы, отмечают Ченг и Ван, заключается в том, что она не нуждается в защитных группах, которые являются масками, используемыми на реактивных деталях. В ручных процессах такие группы, как правило, добавляют дополнительные шаги к процессу, усложняя его.

В результате повышается урожайность и увеличивается количество гликанов. Тестирование устройства показало, что оно способно создавать полисахариды, состоящие из 1080 сахарных фрагментов, которые включали 4320 стереогенных центров — самый длинный тип гликанов, синтезированных на сегодняшний день. Команда также использовала свое устройство для создания некоторых лекарств, которые уже есть на рынке, более эффективным способом.