机器人加速抗生素发现 数日合成数百种金属化合物

打印派   2025-12-24 10:25:39

正当全球抗生素耐药性问题日趋严峻之际,机器人正以化学家难以企及的速度推进药物研发——曾经需要数月完成的工作,如今仅需数日即可实现。

在一项引人注目的自动化化学演示中,研究人员利用机器人合成平台快速生成并测试了数百种金属基化合物,并在此过程中发现了一种具有潜力的新型抗生素候选物。这种方法或将重塑科学家寻找抗耐药菌药物的研发模式。

耐药危机催生技术革新
这项研究发布之际,全球对抗微生物耐药性的担忧正日益加剧——该问题已导致每年超百万人死亡。随着现有抗生素逐渐失效,从髋关节置换到化疗等常规医疗过程都面临风险升级。研究团队没有选择改良现有抗生素,而是另辟蹊径。

在约克大学化学系安杰洛·弗赖博士的带领下,团队探索了长期因毒性与复杂性假设而被忽视的金属基化合物领域。借助机器人技术与高速化学方法,他们将通常需要数月艰苦实验室工作压缩至短短一周。

机器人驱动的高效发现
突破的核心在于一套融合机器人技术与"点击化学"的自动化系统。博士后研究员戴维·哈斯本兹利用该平台将近200种不同配体与5种金属配对,在七天内合成了700多种独特的金属络合物。

这样的速度至关重要。传统抗生素发现流程缓慢、昂贵,对制药公司吸引力日益下降。研究人员指出,自动化能在大幅缩减时间与人力成本的同时,极大拓展可探索的化学空间。

完成合成后,团队对所有700种化合物进行了筛选,评估其杀菌能力及对人体细胞的安全性,最终锁定6种潜力候选物。其中一种铱基络合物表现尤为突出:不仅对MRSA类似菌株展现出强抗菌活性,且对人体细胞无毒,显示出较高的治疗指数,成为值得深入开发的候选药物。

突破碳基思维局限
金属络合物相较于传统抗生素具有独特优势。不同于现代医学主流的平面碳基分子,金属基化合物具有三维结构,能以新机制与细菌相互作用,或可规避现有耐药机制。

"数十年来,新抗生素的研发管道近乎枯竭。我们必须转变思路,"主导研究的弗赖博士强调,"通过将智能'点击化学'与自动化相结合,我们证明了能以空前速度探索广阔未开发的化学空间。我们发现的铱基化合物令人振奋,但真正的突破在于发现速度。"

这项研究也挑战了关于金属基药物的长期固有认知。来自开放抗菌药物发现联盟的数据表明,与标准有机分子相比,金属络合物在不产生毒性的前提下可能具有更高的抗菌活性"命中率"。

跨领域应用前景
研究意义不仅限于抗生素领域。研究人员表示,该快速合成平台经调整后可用于发现工业过程的新型催化剂,为生物医学科学之外的领域开启新大门。据《自然·通讯》发表的成果显示,团队目前正致力于解析铱基化合物的具体抗菌机制,并计划扩展机器人系统以探索其他金属及应用方向。


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