Jaunu selektīvu cietfāzes ekstrakcijas sorbentu izstrāde vienlaicīgai katehilamīnu un to skābju tipa metabolītu izdalīšanai no bioloģiskas izcelsmes paraugiem

Projekta nosaukums: Jaunu selektīvu cietfāzes ekstrakcijas sorbentu izstrāde vienlaicīgai katehilamīnu un to skābju tipa metabolītu izdalīšanai no bioloģiskas izcelsmes paraugiem Projekta līguma numurs: 1.1.1.2/VIAA/1/16/224 Projekta īstenošanas termiņš: 01.11.2017 – 31.10.2020 (36 mēneši) Projekta realizācijai nepieciešamā summa ir 133806 EUR, 5 % (6690,30 EUR) no kuras tiks ieguldīti no LU resursiem. Projekta mērķis ir jaunā cietfāzes ekstrakcijas sorbenta iegūšana vienlaicīgai selektīvai katehilamīnu grupas neiromediatoru (dopamīns, epinefrīns, norepinefrīns, normetanefrīns) un to gala stadijas metabolītu (homovanililskābes un vanililmandeļskābes) izolēšanai no asins, urīna un citiem bioloģiskiem šķidrumiem. Darba mērķa sasniegšanai projekts ir sadalīts piecās aktivitātēs, kuru gaitā tiks veikta sorbenta sintēzes metodes izstrāde, ekstrakcijas efektivitātes pētījumi, sorbenta integrācija plūsmas injekciju – elektroizsmidzināšanas jonizācijas  – tandēmmasspektrometrijas metodē, kā arī validācijas procedūras īstenošana. Projekta rezultāti: 2 zinātniskās publikācijas, 2 starptautisko konferenču tēžu sagatavošana, 1 populārzinātniskais raksts. Pirmajā ceturksnī (01.11.2017 – 31.01.2018) atbilstoši projekta 1. aktivitātei izveidota šablona tipa molekulas (2-feniletiķskābes atvasinājums) kompleksu sērija ar sešiem funkcionālo monomēru kandidātiem (dažādi aizvietotie sulfonamīdu atvasinājumi), lai varētu modelēt mijiedarbību stiprumu plānotā sorbenta aktīvajos centros. Katram kompleksam veikta konformāciju analīze, lietojot Avogadro programmu, un stabīlākās konformācijas izmantotas, lai aprēķinātu kompleksu optimālākās ģeometrijas gāzes fāzē, pakāpeniski palielinot aprēķinu teorijas līmeni (pusempīriskā PM3 metode, Hartrī – Foka metode, blīvuma funkcionāla teorija un M06-2X). Paralēli ar aprēķiniem izstrādāta un, lietojot izvēlēto reprezentatīvo savienojumu, aprobēta funkcionālo monomēru sintēzes metode. Atbilstoši izstrādātai stratēģijai, funkcionālo monomēru sintēzei nepieciešamas divas stadijas, sākot no komerciāli pieejamā 3-hloropropān-1-sulfonskābes hlorīda. Izmantojot minēto plānu, realizēta pirmā funkcionālā monomēra sintēzes sākuma stadija. Kā parādīja rezultāti, vēlamā starpsavienojuma tīrības pakāpe nebija pietiekoši augsta, tāpēc tika izstrādāta “flash” hromatogrāfijas metode parauga attīrīšanai. Darba posmā no 01.02.2018 – līdz 30.04.2018 turpināti šablona molekulas un sešu funkcionālo monomēru kandidātu kompleksu kvantu ķīmiskie aprēķini M06-2X/6-31++g(d,p) teorijas līmenī. Rezultātā noskaidrotas optimālās kompleksu struktūras gāzes fāzē, veikta šajās struktūrās esošo ķīmisko saišu svārstību analīze un izrēķināti visi nepieciešamie kompleksu un to sastāvdaļu termodinamiskie rādītāji. Visiem kompleksiem izrēķinātas mijiedarbību enerģijas vērtības gāzes fāzē, kas ļāva sastādīt kompleksu stabilitātes rindu, kas kopumā labi sakrīt ar teorētiskiem apsvērumiem. Lai pārbaudītu šķīdinātāja ietekmi uz kompleksu stabilitāti, veikta kompleksu ģeometrijas optimizācija šķīdinātāja (metanola) klātbūtnē, lietojot Gaussian programmā iebūvēto PCM modeli un M06-2X/6-31++g(d,p) teorijas līmeni. Iegūtās struktūras pārbaudītas, izmantojot ķīmisko saišu svārstību analīzi, un izrēķināti visi nepieciešamie termodinamiskie parametri. Darba gaitā turpināta funkcionālo monomēru sintēze. Rezultātā realizēta divu funkcionālo monomēru kandidātu pilnā sintēze un attīrīšana. Vienam no savienojumiem uzņemti ¹H KMR un ESI-MS spektri, kas pilnībā pierāda atbilstību vēlamajam savienojumam. Uzsintezētas un attīrītas izejvielas, kuras vajadzīgas vēl divu funkcionālo monomēru sintēzei.   Laika periodā no 02.05.2018 līdz 31.07.2018 veikti iepriekš minēto kompleksu stabilitātes kvantu aprēķini dažādu šķīdinātāju vidē (acetonitrīls, hloroforms un dimetilsulfoksīds) PCM solvatācijas modeļa ietvaros. Dotajos aprēķinos iegūtie termodinamiskie parametri tika salīdzināti ar iepriekšējā periodā aprēķinātajiem lielumiem, kas ļāva izvēlēties trīs funkcionālos monomērus, kuri veido stabilākus kompleksus ar šablona molekulu visos pētāmos šķīdinātājos. Paralēli aprēķiniem realizēta vēl vienā plānotā funkcionālā monomēra sintēze un attīrīšana, izmantojot iepriekšējos darba posmos izstrādātās metodes. Kā parādīja ¹H KMR un ESI/MS analīzes, iegūtā savienojuma uzbūve atbilst vajadzīgajam produktam. Lai eksperimentāli pierādītu, ka pēc aprēķinu rezultātiem izvēlētie funkcionālie monomēri veido kompleksus ar šablona molekulu reālajos šķīdumos, veikti infrasarkanās spektroskopijas (IS) un ¹H KMR eksperimenti. Analīžu rezultātā tika secināts, ka dažu tehnisko trūkumu dēļ, IS nav piemērota metode mērķa sasniegšanai. Turpretī, pēc iegūto ¹H KMR spektru interpretācijas var secināt, ka abi partneri izvēlētajos šķīdumos mijiedarbojas savā starpā, jo katrā funkcionālā monomēra pievienošana šablona savienojuma šķīdumam izraisa dažu tuvāko reakcijas centram protonu signāla nobīdes. Lai iegūtu kvantitatīvu informāciju par šāda tipa mijiedarbību stiprumu, veikti t.s. titrēšanas sēriju eksperimenti. Iegūto datu interpretācija un kvantitatīva analīze tiek turpināta.