Alfa-Metil benzilamin Grupları İçeren Fe3O4@SiO2 manyetik nanoparçacıklar kullanarak rasemik mandelik asidin rezolüsyonu

Abstract

Tıbbi ve tarımsal ilaçlar, besin katkı maddeleri gibi yararlı kimyasal maddeler ve sıvı kristaller, polimerler gibi materyal bilimi için gerekli enantiyomerik saf bileşiklere olan ihtiyaç son 30 yılda giderek artmıştır. Biyolojik etken maddelerin yapı ve aktivite ilişkileri incelendiğinde tek izomerlerin hedef seçici olmalarından dolayı rasemik karışımlara göre çok daha etkin oldukları görülmektedir. Ayrıca tek enantiyomerden oluşan ilaçların ya çok az ya da hiç yan etkilerinin bulunmaması da etken maddelerin tek izomerlerinin elde edilmesine olan ilgiyi artırmaktadır. Kiral bir ilaç etken maddesinin enantiyomerlerinden birisi vücutta fizyolojik olarak değişiklik yaparken diğer enantiyomeri ya etkili olmaz ya da ciddi fizyolojik zararlara neden olabilir. Bunun sonucu olarak biyolojik sistemler ve ilaçlar arasındaki kiral tanınma oldukça önemlidir. Örneğin softenon isimli bileşiğin (R)-enantiyomeri yatıştırıcı özellik gösterirken (S)-enantiyomeri embriyoda bozukluğa yol açar. Yine benzer şekilde (S)-(-)-propranolol 1960’larda kalp hastalığının tedavisi için β-bloker olarak tanımlanmıştır. Ancak enantiyomeri (R)-(+)-propranolol gebelik önleyici olarak etki eder. Buradan anlaşıldığı gibi enantiyomerler birbirine zıt etki gösterebilirler. Bu nedenle klinik kullanımda bir bileşiğin enantiyomerik saflığı çok önemlidir. Ayrıca enantiyomerlerden biri aktif diğeri inaktif özellik gösterebilir. Kiral bir bileşik olan kloroamfenikol buna en iyi örneklerden biridir. (R,R)-kloroamfenikol antibakteriyel özellik gösterirken, (S,S)-kloroamfenikol inaktif özellik göstermektedir. Bu gibi ilaçların rasemik olarak vücuda alınmasında, gerekli birim miktardaki etken maddeyi karşılamak için rasemik karışımdan iki kat almak gerekmektedir. Ayrıca başlangıç maddeleri ve kaynakların yarısı boşa harcandığı için bu ekonomik açıdan istenmeyen bir durumdur. Bu nedenlerden dolayı tek bir enantiyomer her zaman için rasemik karışıma göre daha fazla biyolojik aktivite gösterir. Biyolojik aktivite bakımından optik saflığın öneminin giderek artmasıyla optik saflığın belirlenmesi için kesin ve güvenilir metotların geliştirilmesine ihtiyaç duyulmuştur. Ayrıca bilindiği gibi son zamanlarda tek enantiyomerli ilaç satışları dünya çapında sürekli olarak büyümektedir. Bu çalışmada kiral organik asit olan mandelik asidin rasemik karışımının rezolüsyonu düşünülmektedir. Bu maddeye benzer özellik taşıyan ve ilaç olarak kullanılan kiral organik asitlere, α-arilpropiyonik asit sınıfından olan (S)-Naproxen, (S)-Ketoprofen, (S)-Flurbiprofen, (S)-Fenilpropiyonik asid ve (S)-ibuprofen örnek olarak verilebilir. Rezolüsyonu yapılmak istenen, kiral bir organik asit olan mandelik asitin her iki enantiyomerik formuda farklı farmokolojik aktiviteye sahiptir. D-mandelik asit, antibiyotik olan ilacın aktivitesini geliştirdiği için terapatik özellik göstermektedir. D-mandelik asidin bu terapik özelliğinden dolayı tıpta kullanılan yaygın ilaçların başında gelir. L-mandelik asidin kullanım alanları, hayvan sağlığında veterinerlikte ilaç ham maddesi olarak kullanılır. Yani hayvan sağlığı ve hayvan bakım ilaçlarında, oral solüsyon olarak kullanılır. Mandelik asit uzun yıllar boyunca tıpta anti bakteriyel olarak, özellikle idrar yolu enfeksiyonları tedavisinde kullanılmaktaydı. Ayrıca cilt hastalıkları tedavisinde, cilt bakım ürünlerinde özellikle yetişkinlerdeki akne sorunlarına iyi bir tedavi sunmaktadır. Rosacea hastalığında (gül hastalığı) iltihaplanma ve kızarıklıkları gidermekte, mandelik asit ürünleri lazer öncesi ve sonrasında, deride meydana gelen tahriş ve kızarıklıkları azaltmada kullanılır. Tüm bu nedenlerden dolayı Mandelik asitin enantiomerlerine ayrılması önem arz etmektedir. Fonksiyonel grup bağlı nanoparçacıklardaki son gelişmeler, biyomedikal alandaki uygulamalar için ümit verici olmuştur. Magnetit(Fe3O4) kimyasal olarak kararlı, toksik ve kanserojen olmayan bir manyetik malzemedir. Magnetit nanoparçacıkları veya nanoparçacık agregatları enzim ve protein immobilizasyonu, RNA ve DNA saflaştırması, manyetik hücre saflaştırması ve ayrılmasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu uygulamalarda özellikle süperparamanyetik magnetit nanoparçacıklar tercih edilmektedir. Çünkü süperparamanyetik özellik manyetik kompozit parçacıklarının agregasyonunu önler ve manyetik alan uzaklaştırıldığında parçacıkların çözelti içinde hızlı bir şekilde dağılmalarını sağlar. Manyetik ayırma teknikleri, klasik ayırma teknikleriyle karşılaştırıldığında bazı avantajlara sahiptir. Buna bağlı olarak son zamanlarda, biyolojik moleküllerin saflaştırılma ve ayrılması için yüzeyi uygun gruplarla kaplanmış nano ve mikro parçacıkların geliştirilmesine yönelik çalışmalar önem kazanmıştır. Fonksiyonel grup bağlamaya uygun bir platform sağladığı için silika kaplı manyetik nanoparçacık ve nanoparçacık agregatları teknolojik açıdan büyük ilgi görmektedir. Özel bir uygulama için gerekli manyetik nanoparçacıklar, yüzeyde kaplanmış olan silikanın fonksiyonel gruplarının farklılaştırılması ile kolayca hazırlanabilir. Silika, hidroksil(-OH) fonksiyonel gruplarından dolayı bir kaplama metaryeli olarak önem kazanmaktadır. Fonksiyonel grup bağlı nanoparçacıklardaki son gelişmeler, biyomedikal alanda ve ilaç endüstrisindeki uygulamalar için ümit verici olmuştur. Magnetit (Fe3O4) kimyasal olarak kararlı, toksik ve kanserojen olmayan bir manyetik malzemedir. Magnetit nanoparçacıkları veya nanoparçacık agregatları enzim ve protein immobilizasyonu, RNA ve DNA saflaştırması, manyetik hücre saflaştırması ve ayrılmasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu uygulamalarda özellikle süper paramanyetik nanoparçacıklar tercih edilmektedir. Bunun yanı sıra manyetik nano parçacıkların optikçe aktif (kiral) maddelerin enantiyomerlerine ayrılmasında çok önemli rol oynayacağını düşünmekteyiz. Kiral maddeler R veya S izomerik yapıda olabilir. Bu R ve S yapıların birbirinden ayrılması ilaç dünyası için çok büyük önem taşımaktadır. Çünkü var olan ilaçların birçoğu rasemik yapıda olup, etken maddenin hem R hem de S formunu içermektedir. Oysa bir hastalığın tedavisinde kullanılacak olan etken maddenin R veya S formlarından biri hastalığın tedavisinde görev görmekte diğer form ise kimyasal atık olarak vücutta kalmaktadır. Kullanılmayan form yan etki göstermeyeceği gibi zehir etkisi de gösterebilmektedir. Bu yüzden kiral ayırma her zaman için çok önemli olmuştur.