আল্ট্রাসাউন্ড ও উদ্ভিদ-উৎপাদিত অনুঘটক কুইনোলিন সংশ্লেষণের গতি বাড়ায়

ScienMag-এর প্রতিবেদনে বলা হয়েছে, রসায়নবিদদের একটি দল আগে অপ্রতিবেদিত আটটি কুইনোলিন-ক্রোমিন যৌগ তৈরির জন্য দ্রুত, জলভিত্তিক একটি পদ্ধতি উদ্ভাবন করেছে। এই প্রক্রিয়ায় আল্ট্রাসাউন্ড এবং বাটারবার নামের একটি ঔষধি উদ্ভিদের সহায়তায় প্রস্তুত পুনর্ব্যবহারযোগ্য ন্যানো-অনুঘটক ব্যবহার করা হয়।

প্রতিক্রিয়াটিতে লক্ষ্য অণুগুলো ২৫ ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় ১৫ মিনিটে তৈরি হয়েছে, উৎপাদনের হার ছিল ৯৩ থেকে ৯৭ শতাংশের মধ্যে। Journal of Saudi Chemical Society-তে প্রকাশিত নিবন্ধে এর বর্ণনা দিয়েছেন তেহরানের ইসলামিক আজাদ বিশ্ববিদ্যালয়ের Shahrzad Abdolmohammadi এবং আজারবাইজান, জর্ডান ও ভারতের সহযোগীরা।

ফলাফলটি ঔষধি রসায়নের একটি দীর্ঘস্থায়ী সমস্যার সমাধান করে: বিপজ্জনক দ্রাবক, শক্তির ব্যবহার এবং রাসায়নিক বর্জ্য কমিয়ে কীভাবে দক্ষতার সঙ্গে জটিল অণু তৈরি করা যায়। নতুন পদ্ধতিতে জলীয় বিক্রিয়ামাধ্যম, ধ্বনিশক্তি এবং তামা, জিঙ্ক অক্সাইড ও গ্রাফিন অক্সাইড দিয়ে তৈরি একটি অনুঘটক একত্র করা হয়েছে।

জলে তিন-পর্বের বিক্রিয়া

যৌগগুলো [1]benzopyrano[b]dioxolo[g]quinoline পরিবারের অন্তর্ভুক্ত। তাদের কাঠামোতে তিন ধরনের রিং-ব্যবস্থা একত্রিত হয়েছে: একটি বেঞ্জোপাইরান, যা ক্রোমিন নামেও পরিচিত; একটি ডাইঅক্সোল; এবং একটি কুইনোলিন। ঔষধ আবিষ্কারের গবেষণায় এই ধরনের কাঠামো গুরুত্বপূর্ণ, কারণ সংশ্লিষ্ট অণুগুলোর সঙ্গে অ্যান্টিব্যাকটেরিয়াল, অ্যান্টিভাইরাল, অ্যান্টিটিউমার এবং অ্যান্টিপ্রোলিফারেটিভ প্রভাবের সম্পর্ক পাওয়া গেছে।

নতুন যৌগগুলো তৈরির জন্য গবেষকেরা 4-hydroxycoumarin, বিভিন্ন অ্যারোম্যাটিক অ্যালডিহাইড এবং 3,4-(methylenedioxy)aniline একত্র করেন। মিশ্রণটি জলে রাখা হয় এবং অল্প পরিমাণ Cu/ZnO@GO-এর উপস্থিতিতে ৮০-ওয়াটের আল্ট্রাসাউন্ড প্রয়োগ করা হয়। Cu/ZnO@GO হলো এমন একটি যৌগিক অনুঘটক, যাতে তামা-ডোপড জিঙ্ক অক্সাইড কণাগুলো গ্রাফিন অক্সাইডের সঙ্গে যুক্ত থাকে।

অনুঘটক ও আল্ট্রাসাউন্ড একসঙ্গে ব্যবহার করলে, আলাদাভাবে ব্যবহারের তুলনায় ফল অনেক ভালো হয়। অনুঘটক ছাড়া রিফ্লাক্স অবস্থায় ৩০০ মিনিট পর বিক্রিয়ায় উৎপাদন হয়েছিল ২০ শতাংশ। ন্যানোকম্পোজিট ছাড়া শুধু আল্ট্রাসাউন্ড ব্যবহার করলে ১৫ মিনিটে উৎপাদন হয় ৪৮ শতাংশ। তবে নির্বাচিত পরিস্থিতিতে যৌথ ব্যবস্থাটি ৩ মিলিলিটার জলে ০.০৫ গ্রাম অনুঘটক ব্যবহার করে সর্বোচ্চ ৯৭ শতাংশ উৎপাদনে পৌঁছায়।

গবেষকেরা ইথানল, ডাইক্লোরোমিথেন, অ্যাসিটোনাইট্রাইল এবং ডাইমিথাইলফর্মামাইডও পরীক্ষা করেন। কোনোটিই জলের মতো ভালো ফল দেয়নি। আরও কয়েকটি অনুঘটক মূল্যায়ন করা হলেও ন্যানোকম্পোজিটটির ফলাফলকে ছাড়িয়ে যেতে পারেনি।

তরলের মধ্যে ক্ষুদ্র বুদ্‌বুদ তৈরি ও ভেঙে পড়ার মাধ্যমে আল্ট্রাসাউন্ড সহায়তা করে। অ্যাকোস্টিক ক্যাভিটেশন নামে পরিচিত এই প্রক্রিয়ায় অল্প সময়ের জন্য উচ্চ তাপমাত্রা ও চাপের এলাকা তৈরি হয়, যা বিক্রিয়ক এবং কঠিন অনুঘটকের মধ্যে সংস্পর্শ বাড়ায়। অণুবীক্ষণিক স্তরে এই পরিস্থিতি তীব্র হলেও বিক্রিয়ার মিশ্রণটি নিজে ঘরের তাপমাত্রায় থাকে; ফলে পুরো পাত্র গরম করার প্রয়োজন হয় না।

বাটারবার নির্যাস দিয়ে তৈরি অনুঘটক

অনুঘটকটি প্রস্তুত করার পদ্ধতিটিও কম বিপজ্জনক রসায়নকে কেন্দ্র করে পরিকল্পিত হয়েছিল। দলটি Petasites hybridus, যা সাধারণভাবে বাটারবার নামে পরিচিত, তার জলীয় নির্যাস ব্যবহার করে জিঙ্ক অক্সাইড ও তামাযুক্ত ন্যানোকণা তৈরি করে। উদ্ভিদটির শুকনো ও গুঁড়ো করা রাইজোম ফুটন্ত ডিইওনাইজড জলে ভিজিয়ে রাখা হয়; এরপর তৈরি নির্যাসটি গঠিত হতে থাকা ন্যানোকণাগুলোকে বিজারিত ও স্থিতিশীল করতে সহায়তা করে।

জিঙ্ক অ্যাসিটেট ও কপার ক্লোরাইড ধাতব উপাদান সরবরাহ করে। এরপর উদ্ভিদ-নির্যাসের সহায়তায় আরেকটি বৃদ্ধির ধাপে কণাগুলোকে গ্রাফিন অক্সাইডের সঙ্গে যুক্ত করা হয়। গ্রাফিন অক্সাইডকে সহায়ক পদার্থ হিসেবে ব্যবহার করা হয়, কারণ এর পৃষ্ঠতল বড়, রাসায়নিক ও তাপীয় স্থিতিশীলতা রয়েছে এবং এর খরচ তুলনামূলকভাবে কম। ধাতুযুক্ত কণাগুলোকে ওই সহায়কের সঙ্গে স্থাপন করলে সক্রিয় পদার্থটি ছড়িয়ে থাকতে সাহায্য করে।

বিভিন্ন বিশ্লেষণাত্মক কৌশলে যৌগিক পদার্থটির গঠন ও কাঠামো নিশ্চিত করা হয়। ইনফ্রারেড পরিমাপে জিঙ্ক–অক্সিজেন ও তামা–অক্সিজেন বন্ধন শনাক্ত হয়। এক্স-রে ডিফ্র্যাকশনে জিঙ্ক অক্সাইডের ষড়ভুজাকার উর্টজাইট রূপের পাশাপাশি তামা-সম্পর্কিত সংকেতও ধরা পড়ে। ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপিতে গ্রাফিন অক্সাইডের সঙ্গে যুক্ত মোটামুটি গোলাকার কণা দেখা যায়, আর মৌলিক বিশ্লেষণে প্রত্যাশিত উপাদানগুলো নিশ্চিত হয়।

ব্যবহারের পর অনুঘটকটি পুনরুদ্ধার করাও সম্ভব হয়েছে। গবেষকেরা সেন্ট্রিফিউগেশনের মাধ্যমে এটি আলাদা করেন, ইথানল দিয়ে ধুয়ে শুকিয়ে আবার অন্য একটি বিক্রিয়ায় ব্যবহার করেন। কর্মক্ষমতায় উল্লেখযোগ্য পতন ছাড়াই এটি অন্তত চারটি চক্র পর্যন্ত সক্রিয় ছিল। এতে ইঙ্গিত মেলে যে বারবার ব্যবহার করলে উপকরণের ব্যবহার ও খরচ—উভয়ই কমানো সম্ভব হতে পারে।

নতুন অণুগুলোর মধ্যে অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট কার্যকলাপ

গবেষকেরা প্রস্তাব করেছেন, বিক্রিয়াটি পরস্পর-সংযুক্ত কয়েকটি ধাপে এগোয়। প্রথমে অনুঘটকটি অ্যালডিহাইডকে সক্রিয় করে, যা অ্যানিলিন উপাদানের সঙ্গে বিক্রিয়া করে। এরপর 4-Hydroxycoumarin গঠিত মধ্যবর্তী পদার্থের সঙ্গে যুক্ত হয়; তারপর রিং বন্ধ হওয়া, জল অপসারণ এবং চূড়ান্ত সংযুক্ত কাঠামো তৈরি হয়।

পদ্ধতিটি মেথক্সি, হাইড্রক্সি ও মিথাইলের মতো ইলেকট্রন-দাতা গ্রুপ এবং ব্রোমো, ক্লোরো, সায়ানো ও নাইট্রোর মতো ইলেকট্রন-গ্রাহক গ্রুপযুক্ত অ্যারোম্যাটিক অ্যালডিহাইড গ্রহণ করতে পেরেছে। অ্যালিফ্যাটিক অ্যালডিহাইড কম সফল হয়েছে; এর সম্ভাব্য কারণ, তাদের স্ফুটনাঙ্ক কম হওয়ায় সোনিকেশনের সময় সেগুলো বাষ্পীভূত হয়ে যায়।

চারটি পণ্য DPPH মুক্ত-মূলক অপসারণ পরীক্ষায় পরীক্ষা করা হয়। ৫১৭ ন্যানোমিটারে রেকর্ড করা রঙের পরিবর্তনের মাধ্যমে এই পরীক্ষায় অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট কার্যকলাপ মাপা হয়। গবেষকেরা এগুলোর তুলনা বাণিজ্যিক অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট BHT ও TBHQ-এর সঙ্গে করেন। সামগ্রিকভাবে TBHQ সবচেয়ে ভালো ফল দেয়; আর ১,০০০ পার্টস পার মিলিয়নে অ্যারিল রিংয়ে হাইড্রক্সিল গ্রুপযুক্ত 4e যৌগটি BHT-এর কাছাকাছি কার্যকলাপ দেখায়।

জৈবিক পরীক্ষায় যৌগগুলো ওষুধ—এমনটা প্রমাণিত হয় না। তবে এতে বোঝা যায়, রাসায়নিক পরিবারটি নিয়ে আরও গবেষণা করা যেতে পারে; বিশেষ করে কারণ অক্সিডেটিভ ক্ষতির সঙ্গে ডায়াবেটিস, ক্যান্সার, অ্যাথেরোস্ক্লেরোসিস ও আলঝেইমার রোগসহ বিভিন্ন অবস্থার সম্পর্ক রয়েছে। গবেষণাটির প্রধান অবদান হলো একটি দ্রুত সংশ্লেষণ প্ল্যাটফর্ম, যেখানে জল, আল্ট্রাসাউন্ড, উদ্ভিদ-সহায়তায় অনুঘটক প্রস্তুতি এবং অনুঘটকের পুনর্ব্যবহার—সবকিছুকে একটি প্রক্রিয়ায় একত্র করা হয়েছে।