Kutatás

A rákellenes hatású átmenetifém komplexek közé tartoznak azok a fém-szén kötést tartalmazó, félszendvics szerkezetű ruténium(II) és ozmium(II) vegyületek, amelyek egy új tudományterület, a biofémorganikus kémia tárgykörébe is sorolhatók. A nagyszámú ilyen típusú előállított és vizsgált komplexben az aromás ligandum mellett található három koordinációs helyhez kelátképző, valamint egyfogú ligandumok kapcsolódhatnak.
A Tanszéken Dr. Buglyó Péter és munkatársai kutatásainak célja, hogy a szintén biológiai jelentőségű hidroxamátokkal valamint más, ugyancsak (O,O) koordinációra képes ligandumokkal új Ru(II) és Os(II) komplexeket állítsanak elő, azok tulajdonságait jellemezzék és a vegyületek oldásakor képződő részecskék összetételét, stabilitását, a rendszer oldategyensúlyi viszonyait tanulmányozzák.

A „Ritkafém kutatócsoportban” főleg biológiai szempontból fontos (esszenciális és toxikus), valamint az orvosi képalkotó diagnosztikában (pl. mágneses rezonanciás képalkotás, MRI, pozitron emissziós tomográfia, PET) és terápiában (nukleáris medicina) alkalmazható fémionok (alkáliföldfémek, ritkaföldfémek, néhány átmenetifém és a 13. főcsoport) koordinációs kémiájával foglalkozik. A fémionok nyíltláncú és makrociklusos poliaza–polikarboxilát, –polifoszfonát, –polifoszfinát és –poliamidát komplexeit állítják elő, vizsgálják azok fizikai-kémiai sajátságait (egyensúly, képződés és bomlás-kinetika, kontrasztnövelő hatás) és szerkezetét. Újabban „intelligens” bimodális (MRI – PET, MRI – optikai stb.) kontrasztanyagok előállítására alkalmas ligandumok tervezésével, szintézisével is foglalkoznak. A szervezett doktori képzésben eddig 12 PhD értekezést védtek meg a Dr. Brücher Ernő és Dr. Tóth Imre által vezetett csoport hallgatói. Számos kutatócsoporttal állnak kapcsolatban (amerikai, ausztrál, francia, olasz, portugál, spanyol, svéd stb.), fiatal munkatársaiknak lehetősége nyílik a külföldi tapasztalatszerzésre, hozzájuk is gyakran érkeznek külföldi kollégák. Hazai és külföldi gyógyszergyárakkal is folytatnak gyümölcsöző együttműködést.

A szénhidrát anyagcsere rendellenességek kezelése iránti megnövekedett érdeklődés a szénhidrát anyagcserében résztvevő enzimek tanulmányozását is inspirálta. Az a-amiláz, a-glükozidáz és glükoamiláz enzimek a cukorbetegség, fogszuvasodás, elhízás és hiperlipémia kezelésének célpontjai lehetnek. Funkcióik megismerésére és biológiai aktivitásuk befolyásolására különböző oligoszacharid szubsztrátokon valamint természetes és szintetikus inhibítorokkal végeznek biokémiai méréseket. Az endo enzimek alhely térkép meghatározásához Dr. Gyémánt Gyöngyi és munkatársai dolgoztak ki módszert és számítógépes programot, aminek a segítségével az alhelyek és a szubsztrát közötti kötési energiák számíthatóak. Az elmúlt években bakteriális, növényi és humán eredetű amilázok alhely térképét határozták meg és publikálták. Ezeket a kutatásokat terjesztik ki a jövőben exo (a-glükozidáz, glükoamiláz, ß-amiláz és DisperzinB) enzimekre. A tervezett alhely térkép meghatározások endo enzimek esetében HPLC termékanalízis, míg exo enzimek esetében kinetikai mérések segítségével végezhetőek el. Ezzel párhuzamosan tovább folynak a kötődési vizsgálatok új szubsztrátokkal és inhibítorokkal.

Dr. Tóth Zoltán kémia szakmódszertanos, doktorandusz és szakdolgozó hallgatóival együtt évek óta kutatja a tanulók kémiai ismereteiben felbukkanó tévképzeteket, azok kialakulásának okát és korrekciójának lehetőségét. A fogalmi fejlődés vizsgálatára a hazai viszonyok között még újnak számító tudástér-elméletet és szóasszociációs módszert használják. Ezek segítségével sikerül kimutatni – többek között -, hogy a memorizálási technikával rögzült ismeretek izolálódnak a tanulók tudásszerkezetében, és a kémiai számítási feladatokat a tanulók többsége algoritmusszerűen oldja meg a fogalmi megértés helyett.

A napjainkban egyre gyakoribbá váló idegrendszeri elváltozásokat, mint az Alzheimer-kór, Parkinson-kór, prion betegségek, stb. gyakran fehérje-konformációs betegségekként is szokás említeni, mivel a kóros folyamatok kialakulása bizonyos fehérjék rendellenes szerkezetváltozásához rendelhető. A betegségeket kiváltó pontos okok és a gyógyítás módjai mindezideig pontosan nem ismertek, de az újabb kutatási eredmények szerint metalloproteinek is szerepet játszthatnak ezekben a folyamatokban. Dr. Sóvágó Imre és kutatócsoportja az elmúlt öt évben a prion fehérje és az Alzheimer-kór kialakulásáért felelős amyloid-β különböző peptid-fragmenseinek komplexképződési folyamatait tanulmányozták és megállapították, hogy kiugróan nagy affinitást mutatnak a réz(II) ionokkal való komplexképzésre. Az elkövetkező évek során egyéb fémionokkal illetve több különböző fémiont tartalmazó rendszerek vizsgálatával is foglalkozni kívánnak.

A tanszéken folyó mikrofluidikai analitikai kutatások célja, hogy mikro- és nanofabrikációs eljárások segítségével a számítógépcsipek méretével összevethető, integrált, laboratóriumokat (lab-on-a-chip) tervezzünk és készítsünk el. A ma még kicsit álomszerűnek tűnő cél eléréséhez a meglévő analitikai és különféle kémiai eljárásokat kell miniatürizálni. Dr. Gáspár Attila és munkatársai kromatográfiás (LC), elektroforetikus (CE) és elektrokromatográfiás (CEC) elválasztó rendszereket alakítanak ki az átlátszó, rugalmas polidimetilsziloxán (PDMS) anyagú mikrofluidikai csipekben ún. lágy litográfiás eljárás segítségével. Jelenleg a pikoliternyi térfogatú mintaoldatok hidrodinamikus és elektrokinetikus injektálását, illetve a csipekben kialakuló elektroozmózis szabályozását tanulmányozzák. Ugyanazon, többcsatornás csipjeikben gyógyszervegyületek elválasztása akár LC, CE vagy CEC módszerrel is lehetséges.

A kapilláris elektroforézis (CE) egy olyan nagyteljesítőképességű analitikai módszer, mely jól egyesíti a nagy elválasztási hatékonyság, a gyors elemzés, kis mennyiségű minta- és vegyszerfelhasználás, illetve poláros és nem-poláros anyagok elemzésének lehetőségét. A CE sokoldalúsága miatt alkalmas lehet az egyes gyógyszervegyületek legkülönbözőbb jellemzőinek (fiziológiai, farmakokinetikai, fizikai-kémiai) meghatározására, gyógyászati hatékonyságának vizsgálatára. Dr. Gáspár Attila és munkatársai kutatásainak célja gyógyszervegyületek komplex vizsgálata (stabilitás- és tisztaságvizsgálatok, királis elválasztások, fizikai kémiai és farmakokinetikai paraméterek meghatározása, gyógyszeripari, orvosdiagnosztikai alkalmazások) CE technikák segítségével. Ezeket a vizsgálatokat egyetlen készülékkel, sok esetben egyidejűleg, és más módszerekhez képest gyorsabban tudjuk végrehajtani.