Χημεία κλικ

Η χημεία κλικ (click chemistry) είναι σύγχρονος, νέος υποκλάδος της Χημείας -διεπιστημονικό πεδίο της Χημικής βιολογίας- που πραγματεύεται κατηγορίες απλών αντιδράσεων (οικονομίας ατόμου) οι οποίες χρησιμοποιούνται συνήθως για τη σύνδεση δύο μοριακών οντοτήτων επιλογής. 

Η χημεία κλικ δεν είναι μια συγκεκριμένη αντίδραση, αλλά περιγράφει έναν τρόπο παραγωγής προϊόντων, μέσα από παραδείγματα από τη φύση, η οποία επίσης δημιουργεί ουσίες ενώνοντας μικρές αρθρωτές μονάδες. Σε πολλές εφαρμογές, οι αντιδράσεις της χημείας κλικ ενώνουν ένα βιομόριο και ένα μόριο αναφοράς. Η χημεία κλικ δεν περιορίζεται σε βιολογικές συνθήκες: η έννοια της έχει χρησιμοποιηθεί σε χημειοπρωτεωμικές, φαρμακολογικές και βιομιμητικές εφαρμογές. Τα αποτελέσματα που παράγει έχουν γίνει ιδιαίτερα χρήσιμα για την ανίχνευση, τον εντοπισμό και τον χαρακτηρισμό βιομορίων.

Εφαρμογή 
Οι αντιδράσεις κλικ συμβαίνουν σε ένα δοχείο, δεν διαταράσσονται από το νερό, παράγουν ελάχιστα και αβλαβή υποπροϊόντα και είναι "spring-loaded"—χαρακτηρίζονται δε, από υψηλή θερμοδυναμική ορμή που οδηγεί γρήγορα και αμετάκλητα σε υψηλή απόδοση ενός μόνο προϊόντος αντίδρασης, με υψηλή εξειδίκευση αντίδρασης (σε ορισμένες περιπτώσεις, τόσο με γεωγραφική όσο και με στερεοχημική εξειδίκευση). Αυτές οι ιδιότητες καθιστούν τις αντιδράσεις κλικ ιδιαίτερα κατάλληλες για τεχνικά ζητήματα της απομόνωσης και της στόχευσης μορίων σε πολύπλοκα βιολογικά περιβάλλοντα. Σε τέτοια περιβάλλοντα, τα προϊόντα πρέπει συνεπώς να είναι φυσιολογικά σταθερά και τυχόν υποπροϊόντα πρέπει να μην είναι τοξικά (για συστήματα in vivo).

Αναπτύσσοντας συγκεκριμένες και ελεγχόμενες βιοορθογωνικές αντιδράσεις, οι επιστήμονες έχουν ανοίξει τους ορίζοντες ώστε να ''προωθήσουν'' συγκεκριμένους στόχους σε σύνθετα κυτταρολύματα. Πρόσφατα, οι επιστήμονες προσάρμοσαν τη χημεία κλικ για χρήση σε ζωντανά κύτταρα, π.χ. χρησιμοποιώντας ανιχνευτές μικρών μορίων που βρίσκουν και προσκολλώνται στους στόχους τους με αντιδράσεις κλικ.

Παρά τις προκλήσεις της διαπερατότητας των κυττάρων, της βιοορθογωνικότητας και της αποτελεσματικότητας της αντίδρασης, οι αντιδράσεις κλικ έχουν ήδη αποδειχθεί χρήσιμες σε μια νέα γενιά πειραμάτων pulldown (στα οποία μπορούν να απομονωθούν συγκεκριμένοι στόχοι χρησιμοποιώντας, για παράδειγμα, μόρια αναφοράς που συνδέονται σε μια συγκεκριμένη στήλη) και φασματομετρία φθορισμού (στην οποία το φθοροφόρο είναι προσαρτημένο σε έναν στόχο ενδιαφέροντος και ο στόχος ποσοτικοποιείται ή εντοπίζεται). 

Πιο πρόσφατα, έχουν χρησιμοποιηθεί νέες μέθοδοι για την ενσωμάτωση ομάδων πάνω και μέσα σε βιομόρια, συμπεριλαμβανομένης της ενσωμάτωσης αφύσικων αμινοξέων που περιέχουν αντιδραστικές ομάδες σε πρωτεΐνες και της τροποποίησης νουκλεοτιδίων. Αυτές οι τεχνικές αντιπροσωπεύουν ένα μέρος του πεδίου της χημικής βιολογίας, στο οποίο η χημεία κλικ διαδραματίζει θεμελιώδη ρόλο συνδέοντας σκόπιμα και συγκεκριμένα αρθρωτές μονάδες σε διάφορα άκρα.

Επινόηση 
Ο όρος "χημεία κλικ" επινοήθηκε από τον νομπελίστα Κ. Μπάρι Σάρπλες το 1998, και περιγράφηκε για πρώτη φορά πλήρως από τους Sharpless, Hartmuth C. Kolb και MG Finn του Ερευνητικού Ινστιτούτου Scripps το 2001. 

Το 2022, το Νόμπελ Χημείας απονεμήθηκε από κοινού στους ερευνητές-χημικούς, Κάρολιν Μπερτότσι, Morten P. Meldal και K. Barry Sharpless, «για την ανάπτυξη της χημείας κλικ και της βιοορθογωνικής χημείας».

Κριτήρια 
Για να θεωρηθεί μια χημική αντίδραση ως αντίδραση χημείας κλικ, πρέπει να πληροί ορισμένα κριτήρια:
 ύπαρξη αρθρωτότητας
 έλλειψη ευαισθησίας στις παραμέτρους του διαλύτη
 υψηλές χημικές αποδόσεις
 έλλειψη ευαισθησίας στο οξυγόνο και το νερό
 γεωειδικότητα και στερεοειδικότητα
 υψηλή θερμοδυναμική δύναμη (>20 kcal/mol) για να ευνοηθεί η αντίδραση σε ένα μόνο προϊόν αντίδρασης.

Παραπομπές 

Οργανική χημεία