Når fødevare-, parfume- og lægemiddelindustrien i dag udvikler og fremstiller nye smagsstoffer, parfumer og lægemidler, foregår det lidt forenklet sagt ved at prøve sig frem i laboratoriet, til man finder en formel, der virker. Og det er de rigtig gode til.
Men hidtil har man ikke forstået selve mekanismerne bag processen - hvad det egentlig er, der gør, at visse molekyler reagerer særligt hensigtsmæssigt.
Sagt på en anden måde har man hidtil udviklet noget, man har vidst ville virke, men ikke forstået den bagvedliggende proces, der fik det til at virke.
Den brik i puslespillet har danske forskere fra Aarhus Universitet i samarbejde med forskergrupper fra Université Laval i Quebec, Canada, nu fundet som de første i verden.
Studiet er netop blevet publiceret i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Science.
Hvad er 'kirale forbindelser'?
Alle levende organismer er en slags indviklede kemiske fabrikker opbygget af gigantiske tredimensionelle molekyler - som for eksempel proteiner og DNA.
Disse molekyler består af mindre, kirale byggesten. Ordet ’kiral’ kommer af det græske ord ’cheiros’, der betyder hånd.
Sammenligningen med hænderne består i´, at højre hånd er et spejlbillede af venstre hånd – de er kirale – og de konsekvenser, kiralitet har i kemien, kan godt sammenlignes med forsøget på at sige goddag med den venstre hånd, når man bliver rakt den højre.
Kilde: Jacob Thorhauge, ph.d.-studerende, Kemisk Institut, Aarhus Universitet
»Vores resultater kan få betydning for, hvordan man i fremtiden udvikler smagsstoffer, parfumer og lægemidler, fordi det gør os i stand til at gå mere systematisk til værks i stedet for at famle i blinde,« forklarer professor Bjørk Hammer, der arbejder ved Aarhus Universitets Interdisciplinary Nanoscience Center (iNANO) og ved Institut for Fysik og Astronomi.
Det er lykkedes Bjørk Hammer og hans kollegaer at opdage, hvordan et molekyle ser ud før og midt under en reaktion.
Den viden førte til, at forskerne pludselig stod med banebrydende viden om mekanismen bag de såkaldte ’kirale reaktioner’ – et fænomen, hvor et molekyle starter med at være symmetrisk, men bliver asymmetrisk efter en reaktion. (Se også boks til højre.)
Begrebet ’kiralitet’ dækker over, at noget ikke er identisk, men derimod er spejlbilleder af hinanden – som et sæt hænder. Princippet gælder også for en lang række kemiske stoffer, forklarer Bjørk Hammer.
»Man kan sige, det svarer til, at kroppen kun er bygget op af venstrehånds-molekyler, der bliver spejlet - ikke højrehåndsmolekyler. Hvorfor det er sådan, ved vi ikke. Det er et brud med symmetrien, vi ikke forstår. Men resultatet er, at alle levende organismer kun består af én slags kirale molekyler.«
Lægemidler til eksempel skal derfor være lavet af molekyler, der passer til kroppens kirale byggesten, hvis midlet skal have en god effekt.
Det svarer til, at lægemidlet i overført betydning skal være en handske beregnet til venstre hånd, hvis venstrehåndsmolekylerne skal få gavn af dem. Hvis lægemidlet svarer til en højrehånds-handske, vil det ikke 'passe', og det kan ifølge Bjørk Hammer faktisk være decideret farligt og give bivirkninger.
Det er altså vigtigt, at lægemiddelindustrien kan fremstille den helt rigtige kirale spejlbilledform af de molekyler, lægemidlet består af.
Tilsvarende gælder det for fødevare- og parfumeindustrien, at de skal fremstille den rigtige spejlbilledform af deres molekyler for at isolere en enkelt smag eller duft.
Den opgave har hidtil ikke været særligt nem, fordi de kirale molekyler i både venstrehånds- og højrehåndsmolekyler deler kemisk formel og i mange sammenhænge faktisk opfører sig fuldstændig ens, fortæller Bjørk Hammer.
Men med den nye opdagelse forstår forskerne pludselig, hvad det er, der resulterer i henholdsvis venstrehånds- og højrehåndsmolekyler, og den viden giver fremover bedre muligheder for at styre processen bevidst og dermed opnå lettere adgang til for eksempel rene lægemidler med den ønskede kirale forbindelse.
