חוקרים באוניברסיטת תל אביב פיתחו סוג חדש של חומר המגיב לאור (קבוצות הגנה פוטוכימיות), המורכב הן ממתכות והן מחומרים אורגניים. החומר החדש יוכל לסייע בין היתר, לייצור חומרים המתפרקים בחשיפה לאור, בהיבטים שונים של טכנולוגיה בהם נעשה שימוש כיום בחומרים מסוג זה, למשל בהכנת צ'יפים למחשבים, בעריכת סינתזה של דנ"א ורנ"א ובשימושים רפואיים שונים. כמו כן, מתן תרופות חכמות נגד גידולים סרטניים – שישוחררו באזור הנגוע על ידי הקרנת אור רגיל, מהווה מאמץ מחקרי משמעותי בשנים האחרונות.
המחקר נערך בהובלת ד"ר רועי ויינשטיין וד"ר אדיקי רג'ה סקהר מבית הספר למדעי הצמח ואבטחת מזון בפקולטה למדעי החיים, אוניברסיטת תל אביב ובשיתוף צוות חוקרים בינלאומי. המחקר פורסם בכתב העת היוקרתי Nature Communications.
החוקרים הסבירו שקבוצות הגנה פוטוכימיות הן מולקולות שאפשר לנתק אותן ממולקולות אחרות על ידי חשיפה לאור, במקום לעשות שימוש בחומרים כימיים. לדבריהם, קבוצות אלו פותחו לראשונה ב-1962, וכבר היום יש להם שורה של יישומים בתעשייה ובמחקר. כך למשל, אם היום חולה בולע תרופה, החומר הפעיל משתחרר בצורה אקראית בכל גופו ובמקרים רבים גורם לתופעות לוואי קשות. קשירת מולקולות התרופה לקבוצת הגנה פוטוכימית מאפשרת לעכב את שחרור החומר הפעיל עד שהרופא יאיר באור באורך גל מסוים את אותו החלק בגוף שרוצים לשחרר בו את התרופה – מבחוץ או מבפנים בעזרת סיבים אופטיים. האור מנתק את הקשר המולקולרי לקבוצת ההגנה, והתרופה משתחררת בנקודת היעד שלה.
החוקרים הוסיפו שעד היום פותחו עשרות קבוצות הגנה פוטוכימיות שונות, כל אחת עם התכונות הכימיות והפיזיקליות שלה ואילו במחקר הנוכחי, החוקרים מאוניברסיטת תל אביב פיתחו קבוצת הגנה פוטוכימית מסוג חדש לחלוטין.
ד"ר ויינשטיין: "למן ההתחלה הייתה הפרדה ברורה בין קבוצות הגנה פוטוכימיות המבוססות על חומרים אורגניים לכאלה המבוססות על מתכות כאשר לכל אחד משני הענפים היו יתרונות ושימושים אחרים. אנחנו הראינו שאפשר לייצר חומר חדש לחלוטין, שמשלב את שני הענפים הקיימים: קבוצת הגנה פוטוכימית שהיא גם אורגנית וגם מתכתית".
ביצירת הסוג החדש של קבוצת הגנה פוטוכימית, ד"ר ויינשטיין וצוותו התבססו על פורפירין – חומר אורגני שההמוגלובין בדם שלנו מכיל נגזרת שלו. כפי שמולקולת ההומוגלובין קושרת אליה אטום של ברזל (מה שמעניק לדמנו את צבעו האדום), כך המבנה והתכונות האלקטרוניות של הפורפירין מאפשרים לו להיקשר ליונים של מתכות שונות. על גבי שלד הפורפירין, החוקרים יצרו קבוצת הגנה פוטוכימית אורגנית, ובשלב שני ניצלו את תכונות הפורפירין כדי לעטוף יונים של מתכות – וזאת מבלי להפריע לתכונות הרגילות שלה כקבוצת הגנה אורגנית.
"הפיתוח שלנו מאפשר לקחת חומר ולעצב את התכונות שלו בדרך חדשה לגמרי", הוסיף ד"ר ויינשטיין. "על בסיס הפיתוח שלנו ניתן יהיה ליצור קבוצות הגנה חדשות בעלות תכונות שונות – ולכן גם שימושים חדשים. למעשה, המחקר שלנו פותח את הדלת למגוון גדול של פיתוחים עתידיים. כבר החומר הספציפי שפיתחנו כהדגמה עשוי להיות בעל יישום בהובלת תרופות. ראשית, קבוצת ההגנה שיצרנו מתפרקת באורך גל של אור נראה – וזה כמובן עדיף ובריא יותר מאשר להקרין באור UV למשל, שבו נעשה שימוש כיום. ושנית, מאחר שהקבוצה דומה מאוד לחומר טבעי, הרעילות שלה צפויה להיות נמוכה מאוד. החומר החדש דומה למעשה למרכיב של ההומוגלובין הטבעי בגוף".
