Alat AI menemukan cara ramah lingkungan untuk mengubah limbah kimia menjadi obat | Riset

Alat AI menemukan cara ramah lingkungan untuk mengubah limbah kimia menjadi obat |  Riset post thumbnail image

Prize menarik Paito Warna SGP 2020 – 2021.

Sebuah platform sintesis yang dijuluki Allchemy telah mengidentifikasi beberapa obat dan bahan kimia pertanian yang dapat dibuat dari aliran limbah kimia. Setelah memprediksi rute sintetis yang layak, program menerapkan pertimbangan lingkungan, ekonomi dan geografis untuk menentukan peringkat reaksi dan bahkan menyarankan alternatif yang lebih hijau untuk jalur yang diketahui. Perangkat lunak ini berhasil diuji dalam sistem pembuatan obat sesuai permintaan.

‘Dengan secara hati-hati membatasi luas ruang kimia dan memberi peringkat pada rute sintetis yang melintasinya, metodologi ini memungkinkan jutaan produk potensial untuk dianalisis dalam hal nilai dan keberlanjutan,’ komentar Frank Glorius dari Universitas Münster di Jerman yang tidak terlibat dalam studi. ‘Berdasarkan analisis semacam itu, proses sirkular baru dapat dikembangkan yang menghemat sumber daya dan mengurangi emisi.’

‘Secara historis, penekanan telah diberikan pada pembuatan barang, dan hanya sedikit orang yang peduli tentang apa yang harus dilakukan dengan semua sampah yang tersisa sebagai produk sampingan,’ kata Bartosz Grzybowski dari Akademi Ilmu Pengetahuan Polandia dan Institut Sains dan Teknologi Nasional Ulsan , Korea Selatan, salah satu pencipta Allchemy. Ia menyebutkan, sulit untuk menemukan ide-ide kreatif dan ekonomis tentang jenis produk yang dapat dibuat dari sampah. ‘Ada banyak cara di mana zat-zat ini dapat bereaksi sehingga menemukan sintesis yang produktif dan berguna seperti mencari jarum di tumpukan jerami.’

Grzybowski percaya bahwa perangkat lunak seperti Allchemy dapat membantu mengatasi tantangan ini. ‘Sebuah komputer dapat dengan mudah mencoba semua opsi dan akhirnya memecahkan masalah yang tidak dapat ditangani oleh ahli kimia manusia karena volumenya yang besar,’ katanya. Program komputer menggunakan perpustakaan aturan reaksi kimia yang diterapkan pada kumpulan bahan awal dan semua zat antara yang dihasilkan. Dalam hal ini, tim memulai dengan 200 limbah bahan kimia. ‘Kami menyebarkan beberapa jaringan – masing-masing ratusan juta molekul – dan dalam ruang sekitar satu miliar molekul dan puluhan miliar reaksi, kami menemukan sintesis melingkar menjadi 300 obat,’ kata Grzybowski.

‘Pekerjaan ini adalah eksekusi yang indah dalam menavigasi tantangan data besar dari aturan reaksi, ekonomi limbah dan sintesis kimia,’ catat Timothy Cernak dari University of Michigan di AS. ‘Pekerjaan ini benar-benar menyoroti bagi saya bahwa kesengsaraan polusi kita saat ini hanyalah masalah dalam logistik, dan saya menantikan lokasi bersama pabrik farmasi dan kimia halus di sebelah pabrik penghasil limbah biomassa dan bensin.’

Perencanaan sintesis organik biasanya dilakukan dengan menggunakan pendekatan retrosintetik, di mana molekul target secara berurutan dipecah menjadi prekursor yang lebih sederhana, tetapi Grzybowski dan rekan telah melakukan yang sebaliknya di sini, kata Vikramaditya Yadav di University of British Columbia di Kanada. ‘Keanggunan dari pekerjaan ini adalah bahwa para peneliti belum tentu menemukan cara baru untuk mengubah limbah menjadi obat-obatan. Mereka hanya mengalihkan fokus dari produk ke bahan baku.’

Robert Paton dari Colorado State University dan NSF Center for Computer-Assisted Synthesis, AS, menjelaskan bahwa Allchemy dapat secara otomatis menyaring rute dengan kondisi reaksi yang tidak diinginkan, reagen berbahaya, pelarut bermasalah atau ekonomi atom rendah. ‘Bahkan menilai kedekatan geografis dengan bahan awal massal,’ katanya. ‘Ditambah dengan metode yang muncul dalam desain molekul de novo, pendekatan ini dapat membantu membatasi perhatian ahli kimia hanya pada target molekuler dengan sintesis yang layak dari prekursor yang melimpah.’

‘Fitur penting adalah bahwa kami mengevaluasi reaksi tidak hanya untuk kelayakan skala lab tetapi juga untuk kelayakan proses,’ catat Grzybowski. ‘Ini adalah kuncinya karena jika kita bertujuan untuk kimia sirkular, kita perlu menemukan rute yang tidak akan merusak lingkungan.’

Tim memvalidasi beberapa reaksi secara eksperimental. ‘Kami membuat [World Health Organization]-obat anti kusta esensial dari botol plastik bekas [lactic acid] dan fenol, produk sampingan dari pemrosesan batu bara,’ kata Grzybowski. ‘Kami juga membuat beberapa obat jantung dan – yang terpenting – dengan bantuan rekan-rekan kami di On Demand Pharmaceuticals, kami menerapkan pembuatan beberapa obat yang penting untuk pandemi Covid.’ Bukan obat yang menargetkan Sars-CoV-2, tambahnya, hanya obat lain yang digunakan rumah sakit untuk menangani pasien Covid berat.

Tetapi program seperti Allchemy hanya dapat mengembangkan potensi penuhnya jika diadopsi dan dibagikan ke seluruh industri kimia, kata Grzybowski. ‘Apa yang saya bayangkan adalah sebuah sistem di mana perusahaan menyimpan informasi tentang limbah yang ingin mereka buang, kemudian Allchemy menghitung barang berguna apa yang dapat dibuat darinya dan bagaimana caranya, dan beberapa perusahaan lain mengajukan tawaran untuk benar-benar mengambil limbah ini dan menjalankan sintesisnya. ‘

Related Post