FORTE INTERVJUU | Tallinnas esinev Nobeli preemia laureaat: meie tehnoloogia on kasutatav nii puurkaevude kui ka ravimite loomiseks

Tallinna Tehnikaülikooli keemiateadlaste poolt korraldatud rahvusvahelise teaduskonverentsi Balticum Organicum Syntheticum raames esineb homme Eestis California Tehnoloogiainstituudi professor ja Nobeli preemia laureaat Robert H. Grubbs. Arutasime tuntud keemikuga nii tema avastuse olulisust maailmale kui ka üldiseid arengusuundi keemiamaailmas.

Teie Nobeli preemia saamisest on möödas juba 13 aastat. Teie avastust kirjeldatakse vahel kui "alkeene, kes vahetavad tantsides partnereid". See aga ei ütle kahjuks tavainimesele midagi – kuidas te selgitaks oma avastust kellelegi, kes ei tea keemiast just ülemäära palju?

Paljud plastid ja ravimid on tehtud süsinikust ning sisaldavad süsiniksidemeid. Süsinikku on võimalik seada ahelatesse, mida saab panna eri struktuuridesse. See on nagu maja ehitamine – sa sobitad omavahel erinevaid asju. Samamoodi saab omavahel sobitada süsinikuaatomeid ning lisada neile seejärel teisi tükke. Sedasi nende kuju ja ühendustega mängides saab ka muuta, mida süsinikumolekulid teevad.

Näiteks, kui teha ruudukujuline kast, siis on võimalik sellesse panna asju. Samamoodi on võimalik asju panna ka ristkülikukujulisse kasti, kuid sinna pandavad asjad on kujult ja vormilt tõenäoliselt teistsugused. Molekulidel on samamoodi oma kuju, mis võimaldab neil täita kindlat rolli. See roll võib olla kõva või pehme plasti oma, su peavalutableti koostisosa olemine või olla osa ravimist, millega saab ravida C-hepatiiti. Kõik need on üpris keerulised struktuurid ning meie, keemikud töötame nende loomise kallal: paneme süsiniku- ja teisi aatomeid eri moodi kokku.

Meie poolt välja töötatud keemiline reaktsioon kasutab sellist kindlat struktuuri, milles on süsinikuaatomite vahel ühe sideme asemel kaks sidet. Sellist ühendust kutsutakse olefiiniks ja seda protsessi ennast olefiini metateesiks.

Selliseid süsinikke on kõikjal. Sisuliselt sisaldab selliseid sidemeid iga polümeer, plast ja ravim. Kui see neid ei sisalda, siis tõenäoliselt kasutati sellist sidet kuskil vaheprotsessides, kui lõpp-produkti loodi.

Tagasi tulles meie loodud olefiini metateesi süsteemi juurde, siis selle vältel lõhutakse need sidemed ja seejärel pannakse need uuesti omavahel kokku. Pannes need uuesti kokku, saame me muuta nende kuju. Niisiis võime me ära lõhkuda kaks erinevat olefiini, lõhkuda ära nendevahelised sidemed ja siis panna nendest tekkinud osad uuesti kokku nii, et loome uue struktuuri.

Tantsuanaloogia puhul on silmas peetud square-tantsimist, mille käigus paarid tantsupartnereid vahetavad. Paarid lõhutakse ära, vahetatakse paarilisi ning uue partneriga tantsitakse edasi. Täpselt seda teeme meie molekulidega.

Kuidas täpselt on teie avastus muutnud tehnoloogiat ning kuidas kasutatakse seda keemiatööstuses praegu?

Meie tehnoloogia kasutuselevõtt toimub ajapikku, see kasvab ajas. Praegusel konverentsil on olnud seni neli esinemist ning kaks nendest esinejatest on kasutanud oma töödes meie loodud süsteemi. See näitab, et meie süsteemi on hakatud kasutama üpris erinevates kohtades.

Hetkel olemegi olnud tihedamalt seotud ettevõttega, mis meie tehnoloogiale rakendusi otsib. Praeguseks on näiteks loodud esimene C-hepatiidi ravim. See loodi selliste farmatseudiliste molekulide abil, mis on loodud meie keemiat ja meie katalüsaatorit kasutades.

Veel üks hiljutine juhtum hõlmab naftavälja, mis asub sügaval vee all. Sellele on võimalik ligi pääseda ainult seetõttu, et meie katalüsaatori abil loodud isolatsioonimaterjal võimaldab pumpajatel võtta pinnasest väga kuuma nafta ning tuua selle võrdlemisi külma keskkonda. Isolatsioon takistab naftal jahtumast nii külmaks, et see muutuks liiga paksuks, et seda pumbata. Tegemist on isolatsioonimaterjaliga, mis talub mitmesajakraadise erinevusega temperatuure: naftat pumbatakse umbes kahe kilomeetri sügavuselt suure rõhu alt ning uus materjal oli ainus võimalus selle naftamaardla kasutuselevõtuks.

Ühesõnaga, meie tehnoloogia võimaldab "partnereid muutes" teha lihtsaid ümberkorraldusi, mis aitavad toota väga keerulisi asju alates ravimitest kuni isolatsioonimaterjalina toimivate plastideni.

Seega teie tehnoloogial on väga lai rakendusvaldkond.

Väga lai. Veel üks näide selle kohta on näiteks see, et Indoneesiasse loodi just tehas, mis kasutab meie süsteemi, et teha erinevatest õlidest, näiteks palmiõlist, erinevaid kemikaale, millel on väga suur kasutusvaldkond. Just meie süsteemi lai rakendusvaldkond ongi sellele nii palju tähelepanu tõmmanud.

Rääkides keemiast üldiselt, siis teada on, et teadus areneb väga kiiresti. Mis on viimase aastakümne kõige suuremad muutused keemias teie arvates?

Ma arvan, et suurimad muutused seonduvad muutustega teistes valdkondades. Näiteks on arvutid üheks selliseks valdkonnaks, mis on palju keemiat muutnud.

Üks suurim keemiaga seonduv probleem on see, et me peame pidevalt jälgima, mida me teinud oleme. Näiteks sa viid läbi reaktsiooni, mis hõlmab molekuli kuju muutmist, aga sa tahad teada, mis molekuli sa lõpuks saad. Selleks pead läbi viima molekuli struktuurianalüüsi, mille tegemist on arvutid oluliselt kiirendanud.

Arvutite abil on võimalik koguda tohutult palju andmeid ning neid andmeid ka analüüsida. Ma alustasin teaduse tegemist aastal 1963 ja muutused ning võimekus asju teha on selle aja jooksul lihtsalt uskumatult muutunud. Kasutatavad vahendid on tänaseks täiesti teised. Palju sellest ongi just seotud arvutite ja elektroonika kasutuselevõtuga.

Arvutite kasutuselevõtu teine külg on see, et arvutusvõimsuse kasv võimaldab meil nüüd viia läbi arvutusi, et struktuure ette visandada ning neist seeläbi paremini aru saada. Teooriaosa ja kvantmehaanika uurimine on nüüd tänu võimsatele arvutidele palju lihtsam. See on ilmselt suurim muutus.

Millal täpselt hakkasid keemikud enda töös arvuteid kasutama?

Nad on neid kasutanud sisuliselt arvuti algusaegadest peale. Koos arvutusvõimsuse tõusuga on ka arvutite kasutamine lihtsalt samavõrra tõusnud.

Näiteks, ma asusin 1978. aastal tööle California Tehnoloogiainstituuti. Meie keemia teooriaga tegelevad teadlased käisid toona linna teises otsas asuvas Lõuna-California Ülikoolis arvutusi tegemas. Praeguseks on ilmselt igal suvalisel lauaarvutil rohkem võimsust kui toonasel ülikooli peaarvutil. See on loonud väga palju uusi võimalusi.

Rääkides maailma keemia üldistest suundadest, siis milline on neist teie arvates oluliseim? Millises suunas toimub areng enim?

Ma olen täheldanud, et viimase paari aastakümne jooksul oleme me teinud orgaanilise keemia vallas niivõrd palju avastusi ning saanud aru sellest, kuidas paljud asjad toimivad, kuidas asju saab teha ja kuidas neid omavahel kokku panna. Tänapäevased suunad pigem tegelevad sellega, et üritavad sellele informatsioonile rakendust leida ning aidata ka teistes valdkondades esinevaid probleeme lahendada.

Kui te peaksite valima, siis kes oleks teie hinnangul vääriline järgmisele Nobeli preemiale keemias?

Ma ei ole kindel, kas nad saaksid selle keemias või meditsiinis, kuid tõenäoliselt peaksid selle saama CRISPR-iga (süsteem, mida kasutades on võimalik organismidesse viia püsivaid geenimuudatusi – Forte) tegelevad inimesed . Doudna, Charpentier ning tõenäoliselt paar inimest veel, kes selles valdkonnas on suuri läbimurdeid teinud. Tõenäoliselt on see valdkond, millel on tulevikus väga suured mõjud meie eludele.

Lihtsalt taustainfoks võin ma aga öelda, et üle kõigi aastate olen ma õigesti ennustanud vaid ühe Nobeli preemia võitja ja see oli palju aastaid tagasi (naerab)