تصميم مبتكر للمواد الخام

التجميع الذاتي الجزيئي

كيمياء خضراء رائدة بدون كسر الروابط وإعادة تكوينها

المبدأ الأساسي للتجميع الذاتي الجزيئي:

1. الأشياء المتشابهة تجذب بعضها البعض - مما يدفع المواد المتشابهة إلى التجمع وترتيب بعضها البعض، والمواد ذات الخصائص المتكاملة إلى جذب بعضها البعض.

2. الطاقة الأدنى تعني أن حركة المادة وسلوك الجزيئات سيميلان إلى الحالة الأكثر استقرارًا. إنها طريقة لترتيب المجموعات الجزيئية في هياكل متطورة.

إن إمكانية تصميم التجميع الذاتي الجزيئي، وبنية CP بين الجزيئات، يمكن أن تحسن النشاط البيولوجي بشكل كبير:

1. لكل جزيء بنيته الفريدة وخصائصه الوظيفية، ومن الصعب تحقيق التآزر والعلاج الدقيق بناءً على الخلط الحر على مستوى التركيبة.

2. لا تزال هناك العديد من الجزيئات ذات النشاط البيولوجي الممتاز التي حدت بشدة من امتصاصها وتطبيقها بسبب خصائصها السلبية.

3. المواد الفعالة في الطب الصيني التقليدي تهتم بشكل خاص بـ "الملك والوزراء والمساعدين"، بدلاً من كونها مزيجًا عشوائيًا من "كلما زاد كان أفضل".

نموذج عملية تحليل تعديل وتحسين البنية فوق الجزيئية:

1. الفحص عالي الإنتاجية بمساعدة الحاسوب للفحص السريع للمواد الأولية المناسبة من مركز بيانات كامبريدج للبلورات.

2. استخدم نظرية الكثافة الوظيفية لدراسة بنية الجزيئات الفائقة وخصائص التجميع التي تحددها القوى بين الجزيئية، وحدد نوع الجزيئات الفائقة الذي يمثل اتجاه التكوين.

3. من خلال تحليل ظروف التفاعل وصعوبته، تم تحسين البنية فوق الجزيئية.

4. حساب الخصائص المختلفة للجزيئات الفائقة، بما في ذلك الخصائص الكهربائية والبصرية والديناميكية الحرارية.

5. حساب الخصائص الطيفية مثل الطيف الجزيئي وطيف الطاقة.

6. من خلال تقنية الالتحام الجزيئي، يتم التنبؤ بمواقع التفاعل بين المواد الخام فوق الجزيئية والبروتينات المستهدفة، ويتم وصف آلية التفاعل بين الجزيئات بعمق.

تقنية اليوتكتيك فوق الجزيئي/الملح الأيوني

الميزات التقنية: الأولى من نوعها في الصناعة، حيث تقوم بفحص أفضل مكونات CP من المكونات النشطة لتقوية اليوتكتيك.

المزايا: تقليل التهيج، تعزيز الذوبان، تحسين الأداء، تعزيز النفاذية، تحسين الثبات

أمثلة على المكونات: حمض الساليسيليك، حمض اليوريك، حمض الفيروليك، حمض الجليسيريزيك، الأدينوزين، النياسيناميد، 4MSK

تم اختيار المكونات النشطة الطبيعية من قائمة المواد الخام التجميلية، وبعد إجراء اختبارات التحقق اللازمة، مثل المحاكاة الكيميائية الكمية، والفحص عالي الإنتاجية، والتحسين باستخدام برنامج Gaussian، وبرنامج KingDraw، وبرنامج MestReNova، وتقنية FTIR، وتقنية NMR، أظهرت النتائج أن المنتجات المُحَصَّلة تتميز ببنية بلورية ثلاثية الأبعاد ممتازة، وثبات عالٍ، ونقاء فائق، ونسبة شوائب منخفضة. يُمكن لهذه المنتجات أن تُسهم بفعالية في حل مشكلات استخدام المكونات الوظيفية في الأغذية والأدوية ومستحضرات التجميل، وتحسين التوافر الحيوي وسلامة هذه المكونات.

تقنية استخلاص النشاط فوق الجزيئي

الميزات التقنية: الأولى من نوعها في هذا المجال، تجمع بين تقنية البصمة الجزيئية والمذيبات فوق الجزيئية الطبيعية، لاستخلاص فعال للمكونات النشطة النباتية

المزايا: استخلاص مُوجَّه، حيث تزداد كفاءة الاستخلاص بمقدار 5 أضعاف مقارنةً بالاستخلاص بالكحول، وبمقدار 20 ضعفًا مقارنةً بالاستخلاص بالماء؛ لا حاجة للفصل، انخفاض في التكلفة، مكونات مُعزِّزة للاختراق. أمثلة: زيتون (أولوروبين، هيدروكسي تيروسول)، روديولا، فيلوبوروس طبي، زنبق الماء الأبيض، ميكروكوكس.

المذيبات اليوتكتيكية العميقة الطبيعية (NaDES): اكتشفها العلماء لأول مرة في تحليل الأيض النباتي. خلال مراحل نمو معينة للنباتات (الإنبات، الحفظ بالتبريد)، تُكوّن الخلايا تلقائيًا سائلًا عالي اللزوجة مستقلًا عن الماء والدهون، يشبه خليطًا من اليوتكتيكات.

بالاعتماد على تقنية الفصل الأخضر الحديثة، وتقنية الأغشية المتكاملة، المدعومة بتقنية التحسين بالموجات فوق الصوتية/الميكروويف، يتم تحقيق استخلاص المكونات الفعالة بكفاءة عالية وجودة فائقة وبدرجة حرارة منخفضة، مع التركيز على المكونات المستهدفة. وباستخدام المذيبات فوق الجزيئية الطبيعية كمذيب استخلاص فعال، يتم التغلب على العديد من المشاكل، مثل انخفاض الكفاءة وارتفاع التكلفة وصعوبة استعادة السوائل الناتجة عن عمليات الاستخلاص التقليدية للمواد الكيميائية النباتية. وقد تم اختيار المذيبات فوق الجزيئية المستخلصة بناءً على أدائها المتميز، حيث تتميز بأداء مستقر وقدرة محسّنة على إذابة المكونات الفعالة، كما يمكن زيادة كفاءة الاستخلاص بمقدار 20 ضعفًا.

تقنية الاختراق التآزري فوق الجزيئي

الميزات التقنية: الأول من نوعه في هذا المجال، حيث يعمل المذيب فوق الجزيئي بشكل تآزري على تعزيز اختراق الجزيئات الكبيرة/المكونات القابلة للذوبان في الماء/المكونات التي يصعب امتصاصها

المزايا التقنية: تحسين الاستقرار، وتعزيز الاختراق غير المدمر والفعال، والتأثير التآزري، والإثراء الموجه في الأدمة، وزيادة التوافر البيولوجي بمقدار 5-7 مرات. أمثلة على المكونات: الكولاجين، والبوسين، وببتيد النحاس الأزرق، والببتيد السداسي، والببتيد المركب، وبيتا جلوكان.

نظراً لأن الوزن الجزيئي للببتيد لا يزال كبيراً نسبياً مقارنةً بالمكونات النشطة الأخرى، فإن اختراقه للجلد يكون منخفضاً نسبياً. لذا، يلزم استخدام وسائل لتعزيز الاختراق لتحسين امتصاص الببتيد، وذلك لتحقيق تركيز منخفض وفعالية عالية، وبالتالي تحقيق فعالية أفضل في مكافحة الشيخوخة.

استجابةً لمشكلة ضعف الاختراق، وارتفاع قابلية الذوبان في الماء، وانخفاض التوافر الحيوي للجزيئات الكبيرة التقليدية، تم تطوير منتجات JUNAS Time Particle باستخدام تقنية الكيمياء الكمية، مما يسمح لها بالوصول مباشرةً إلى طبقتي البشرة والأدمة عبر قنوات الغدد العرقية الخلوية وبين الخلايا وفي بصيلات الشعر، دون إلحاق أي ضرر ببنية الجلد. وقد زاد التوافر الحيوي للمنتج بمقدار خمسة أضعاف، بما في ذلك أكثر من 45% في الأدمة، دون الإضرار ببنية الجلد. كما تم تحقيق تحسينات ملحوظة في فعالية الاختراق ومدة بقاء المنتج في البشرة. يُعد هذا المنتج الأول من نوعه في هذا المجال.

تقنية التحفيز الحيوي فوق الجزيئي

التحفيز الموجه بالإنزيمات الحيوية: تُستخدم المذيبات فوق الجزيئية كركائز لتعزيز نشاط الإنزيم، وتحسين الانتقاء الكيرالي، وتحقيق نقاء عالٍ

هندسة تخمير أوراق الشمر: اختيار نباتات مميزة، تعزيز محتوى المكونات النشطة، تركيبة لا مائية، تحسين الفعالية الإجمالية

تقنية التخمير الميسيلاري العكسي: فحص السلالات المميزة، تخمير الزيوت النباتية، المزيد من الفوائد، تحسين ملمس البشرة وتعزيز الامتصاص

بالاعتماد على تقنية الجينات المؤتلفة، وتقنية استنساخ الجينات بخطوة واحدة، وتقنية التحفيز الحيوي عالي الكثافة، تُستخدم البكتيريا المعدلة وراثيًا كحوامل محفزة لتحقيق الإنتاج واسع النطاق للمواد الفعالة:

في ظل نظام المذيب فوق الجزيئي، يُظهر الإنزيم نشاطًا وانتقائية واستقرارًا أعلى، واستخدامًا عاليًا للمواد الخام للركيزة، وتلوثًا أقل في عملية الإنتاج، وظروف تفاعل معتدلة، وأداءً عاليًا في السلامة وأداءً إنتاجيًا.

تقنية التخمر بالمذيلات العكسية:

يتم اختيار زيوت طبيعية ذات خصائص صينية، مصممة تلقائيًا لإنتاج مواد فعالة سطحية بفعل البكتيريا المعدلة وراثيًا. يتم تجميعها كحامل لحزمة مضادة للمذيلات لتحقيق تغليف المكونات النشطة القابلة للذوبان في الماء، مما يوفر سيناريوهات تطبيق غنية، وتجربة مثالية للبشرة، وفعالية ملحوظة.

تقنية التغليف الدقيق فوق الجزيئي

الميزات التقنية: تغليف الليبوسومات، وإطلاق موجه للخلايا الجلدية، وإطلاق موجه لبصيلات الشعر، وإطلاق استجابي للعوامل الالتهابية

المزايا: تقنية النانو، والتوصيل الدقيق، والإطلاق المستدام طويل الأمد، وتقليل التهيج، وتحسين الاستقرار، وتعزيز النفاذية

أمثلة على المكونات: أستازانتين، جلابريدين، فيتامين أ، ببتيد النحاس الأزرق، بيوتين، سيراميد، زيت عطري نباتي

تعتمد تقنية التغليف الدقيق فوق الجزيئي على الليبوسومات، ومستحلبات الدهون، وتقنية تثبيت السوائل الأيونية، وتقنية الإطلاق الموجه لخلايا الجلد، وتقنية الإطلاق الموجه لبصيلات الشعر، وتقنية الإطلاق المستجيب لعوامل الالتهاب. ومن خلال إنشاء قنوات نقل اصطناعية، يُمكن للمنتج توصيل المكونات الفعالة بدقة. يتميز المنتج بمعدل امتصاص ممتاز عبر الجلد، وفترة بقاء طويلة، وثبات جيد في الموقع المستهدف على الجلد. كما يتميز بتكلفته المنخفضة وفعاليته العالية، مما يجعله مناسبًا للاستخدام في مجالات مستحضرات التجميل، والأغذية الوظيفية، والأدوية.

تقنية التجميع الذاتي الهرمي للببتيدات

الميزات التقنية: أول تنظيم مُستهدف في الصناعة للبنية متعددة المستويات لسلاسل الأحماض الأمينية والببتيدات، والببتيدات القصيرة ذاتية التجميع، والببتيدات فوق الجزيئية

التوجيه التقني: تحسين خاصية التجاذب بين الماء والزيوت، وتعزيز الاستقرار ومقاومة الحرارة، وتقليل السمية والإجهاد المناعي، وتعزيز الامتصاص، والتآزر.

أمثلة على المكونات: كارنوزين فوق جزيئي، ببتيد بروتين الخميرة

لا يقتصر التجميع الذاتي للبروتينات والببتيدات على كونه ظاهرة شائعة في الأنظمة الحية فحسب، بل يُعد أيضًا مادة داخلية ممتازة لجسم الإنسان، ووسيلة فعالة لتصنيع المواد النانوية البيولوجية. وتُعتبر عملية التجميع الذاتي للببتيدات عملية تجميع هرمية، ويُمثل "بنية سحاب الأحماض الأمينية القطبية" نوعًا جديدًا من البنى الثانوية الفائقة، مما يُسهم في التجميع الهرمي للببتيدات لتكوين تجمعات مُنظمة.

يمكن تحقيق التنظيم الاتجاهي لحجم الببتيدات القصيرة عن طريق تغيير كراهية الماء وتفرع السلسلة الجانبية للبقايا الكارهة للماء.

بالاعتماد على قاعدة بيانات بروتينات بنك (PDB) الفريدة من نوعها التابعة لشركة Shinehigh Innovation، يتم دمج الملاحظة التجريبية المنهجية وديناميكيات الجزيئات وحسابات الكيمياء الكمية لتحليل بنية جزيئات الببتيد، ثم مطابقتها مع جزيئات التجميع الذاتي عالية الإنتاجية. يتم تعديل نوع وعدد وموقع الأحماض الأمينية بين جزيئات الببتيد لتغيير بنية طيها المحددة، مما يحسن قدرة الجزيء على التجميع الذاتي. ويتحقق بذلك تنظيم الببتيدات بشكل دقيق. يتميز الببتيد المُجمَّع ذاتيًا بخاصية التجاذب والتنافر الممتازة، مما يحسن بشكل كبير من استقرار الببتيد وقدرته على النفاذ عبر الجلد وتوافره الحيوي.