Nobel z chemii 2025 dla twórców metaloorganicznych struktur o przełomowym znaczeniu | Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiej

Tegoroczną Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii otrzymali Susumu Kitagawa, Richard Robson i Omar M. Yaghi za opracowanie nowej klasy materiałów - struktur metaloorganicznych (MOF, Metal-Organic Frameworks). Ich odkrycie otworzyło zupełnie nowe możliwości w projektowaniu materiałów o kontrolowanej porowatości i funkcjonalności, znajdujących zastosowanie od ochrony środowiska po medycynę.

Laureaci opracowali unikalną architekturę molekularną, w której jony metali pełnią rolę „kamieni węgielnych”, połączonych organicz­nymi ligandami tworzącymi regularne, krystaliczne struktury o ogromnej powierzchni wewnętrznej. Powstałe w ten sposób metalowo-organiczne ramki (MOF) zawierają mikroskopijne przestrzenie - pory, przez które mogą przepływać cząsteczki gazów i innych substancji chemicznych. Dzięki tej właściwości, MOF-y mogą być precyzyjnie projektowane do określonych zadań: wychwytywania i magazynowania gazów (np. CO₂ czy wodoru), oczyszczania powietrza, katalizowania reakcji chemicznych, a nawet pozyskiwania wody z pustynnego powietrza. „Metalowo-organiczne ramy mają ogromny potencjał, przynosząc nieprzewidziane wcześniej możliwości tworzenia materiałów o nowych funkcjach” - podkreślił Heiner Linke, przewodniczący Komitetu Noblowskiego ds. Chemii.

Odkrycie Kitagawy, Robsona i Yaghiego ma również ogromne znaczenie dla chemii biomedycznej. Struktury MOF znajdują coraz szersze zastosowanie w:

• celowanym dostarczaniu leków - mogą magazynować i kontrolowanie uwalniać substancje aktywne w określonych miejscach organizmu,
• terapii przeciwnowotworowej - jako nowoczesne nośniki leków o niższej toksyczności w porównaniu do tradycyjnych związków, takich jak cisplatyna,
• diagnostyce obrazowej - zawierając kationy metali o właściwościach paramagnetycznych, MOF-y mogą pełnić funkcję kontrastów w badaniach MRI,
• teranostyce - łącząc w jednej cząsteczce funkcję terapeutyczną i diagnostyczną, umożliwiają monitorowanie leczenia w czasie rzeczywistym.

Dynamicznie rozwijająca się dziedzina chemii biometaloorganicznej bada mechanizmy działania takich związków na poziomie molekularnym, ich selektywność względem komórek rakowych oraz ograniczoną toksyczność dla zdrowych tkanek. Właśnie w tym kontekście odkrycie noblistów jest postrzegane jako przełomowe - umożliwia projektowanie leków o niespotykanej dotąd precyzji działania.

MOF-y, dzięki swojej niezwykłej porowatości i elastyczności strukturalnej, otworzyły nowy rozdział w projektowaniu materiałów funkcjonalnych. Ich zastosowania wykraczają daleko poza laboratoria chemiczne. Wykorzystuje się je już w:

• magazynowaniu energii i gazów,
• oczyszczaniu i odsalaniu wody,
• usuwaniu toksycznych związków z powietrza i gleby,
• budowie czujników chemicznych i biologicznych.

Eksperci podkreślają, że te same właściwości, które czynią MOF-y idealnymi nośnikami leków, mogą w przyszłości znaleźć zastosowanie w terapiach spersonalizowanych, w tym w leczeniu nowotworów i chorób neurodegeneracyjnych.

Ich prace stanowią kamień milowy w nowoczesnej chemii materiałowej, inspirując zarówno naukowców, jak i inżynierów do tworzenia inteligentnych, selektywnych i zrównoważonych technologii przyszłości.

Nagroda Nobla w dziedzinie chemii 2025 przypomina, że największe odkrycia powstają na styku dyscyplin - tam, gdzie fundamentalna wiedza chemiczna spotyka się z potrzebami medycyny, ochrony środowiska i technologii. Dzięki laureatom tegorocznej nagrody przyszłość chemii i biotechnologii może stać się bardziej precyzyjna, bezpieczna i zrównoważona niż kiedykolwiek wcześniej.