Câștigător al premiului pentru „Cea mai bună teză de masterat în domeniul Științelor exacte și inginerie” în cadrul celei de–a cincea Gale a Premiilor Senatului, desfășurată la finalul anului 2021, Bogdan-Constantin Enache a ales în prezent să-și continue studiile în domeniu, desfășurându-și totuși și activitatea profesională într-un centru de cercetare/dezvoltare.
Lucrarea câștigătoare, „Fotocomutatori moleculari azoheteroaril”, una de o complexitate deosebită a fost realizată sub coordonarea lect. univ. dr. Mihaela Matache, cadru didactic la Facultatea de Chimie a Universității din București.
Lucrarea este cu atât mai importantă cu cât avem în vedere faptul că posibilele aplicații ale acestei cercetări pot fi regăsite în domeniul biomedical. Despre dificultățile întâmpinate în elaborarea lucrării de disertație, pasiunea pentru chimie și nevoia de modele și de mentorat, ne va vorbi chiar laureatul.
Reporter: Ați câștigat, în cadrul celei de-a cincea ediții a Premiilor Senatului Universității din București, premiul pentru cea mai bună teză de masterat în domeniul Științele exacte și inginerie. Ce v-a motivat să vă înscrieți în competiția lansată de Senatul Universității din București?
Bogdan-Constantin Enache: În primul rând vă mulțumesc pentru oportunitatea de a da acest interviu și transmit multe mulțumiri Universității din București pentru premiul acordat și pentru această inițiativă de premiere a performanței care nu poate decât să conducă viitorul mediului universitar în România spre mai bine.
Auzisem de competiție din anii precedenți, dar nu aveam în minte ideea de a participa. Doamna Mihaela Matache a fost cea care m-a încurajat să mă înscriu, considerând că rezultatele obținute sunt demne de cel puțin o nominalizare.
R.: Ce a însemnat pentru dumneavoastră obținerea acestui premiu?
B.C.E.: O confirmare că orice efort depus poate da roade și poate fi apreciat de un număr considerabil de oameni. În aventurile mele cu sinteza organică și chimia ca atare m-am lovit foarte des de vestitul imposter syndrome care încerca din răsputeri să-mi subjuge orice entuziasm, dar acest proces de trial and error, foarte demotivant de altfel, face parte intrinsec din cercetare și trebuie acceptat. Premiul oferit m-a ajutat să-mi reconfirm aceste idei și să merg mai departe.
R.: Vorbiți-ne despre lucrarea dumneavoastră de masterat, intitulată „Fotocomutatori moleculari azoheteroaril”, și despre motivațiile care au stat la baza alegerii acestei teme. Ce v-a determinat să alegeți această temă de cercetare, una complexă și, potrivit coordonatoarei, cu un grad foarte ridicat de dificultate pentru un masterand?
B.C.E.: Lucrarea de masterat a avut mai mult o funcție exploratorie, ca un preambul pentru subiectul tezei de doctorat, decât una menită să aducă în mod direct o aplicație cu potențial de a revoluționa lumea. În momentul în care m-am mutat din Cluj-Napoca la București pentru a-mi urma studiile de master, în cadrul grupului de cercetare condus de doamna Mihaela Matache erau puse pe masă mai multe subiecte de interes: sinteză de peptide, de unități compatibile cu materiale organice polimerice sau poroase, dar și acest subiect de Fotocomutatori moleculari. Subiectul m-a atras prin elementul de noutate pe care-l oferă, fiind o zonă a chimiei explorată mai recent, pionierată de grupurile care studiau mașinăriile moleculare (pentru care a fost acordat și un premiu Nobel). Cercetarea implicând sinteză organică, dar și utilizarea de varii metode analitice pentru a studia fotocomutabilitatea acestora prin iradiere m-au atras foarte tare, fiind nevoie de a fi eu cel care dezvoltă intern metodele și protocoalele necesare evaluării fotocomutabilității, deci o ocazie de joacă.
În spatele alegerii a stat și literatura ultimilor ani, care ne-a revelat posibilitățile acestei clase de fotocomutatori azoheteroaril, dar și a fotocomutatorilor în general, motivându-ne să încercăm și noi să le explorăm și să concepem cândva noi aplicații ale acestora.
R.: Cât de mult timp a necesitat documentarea, agregarea și interpretarea datelor, și ce dificultăți ați întâmpinat în elaborarea lucrării, mai ales că ați inclus și o parte practică, de laborator?
B.C.E.: Timpul investit e greu de estimat – cert este că începând din primul semestru până în ultimul am fost mereu ocupat cu ceva din acest proiect; că era literatură, sinteză, efectuat analize, prelucrat date experimentale… mereu se găsea ceva de făcut pentru a ne închega cât mai bine ideile. Dificultăți am întâlnit pe fiecare latură a proiectului: literatura prezenta concepte intuitive, dar complet noi mie, iar acest fapt m-a obligat să aprofundez mai mult știința din spatele acestor fotocomutatori; sinteza a fost și ea un periplu, strecurându-se multe situații în care chimia alegea să-mi joace feste prin reactivități neașteptate, purificări dificile și analize extrem de time-consuming care mi-au furat multe weekend-uri; dar, cu răbdare și vestitul trial and error prezentat anterior, acestea au fost învinse.
Cea mai dificilă provocare a fost studierea fotocomutabilității, mai exact: cu ce iradiem? cât iradiem? de ce se comportă așa? etc. – multe întrebări care apăreau pe moment și care ne obligau să gândim out of the box pentru a dezvolta protocoale care să ducă la rezultate corecte și reproductibile, dar și care să poată fi utilizate de restul grupului când alți studenți vor începe să preia ștafeta acestui subiect.
R.: Cum ați descrie colaborarea cu lect. univ. dr. Mihaela Matache, o specialistă recunoscută în domeniu, care are ca interese științifice în: Sinteza organică și de peptide, Heterociclurile cu azot, Chimia supramoleculară și bioorganică, cu aplicații în chimia medicală?
B.C.E.: Într-un cuvânt? Ideală. Colaborarea noastră este tot ce mi-aș fi putut dori în mediul academic. Expertiza dânsei, aspirația către performanță, dar și deschiderea către nou au reprezentat calitățile profesionale care m-au făcut să-mi dau seama că această colaborare va fi una fructuoasă și pe termen lung. Totuși, calitățile profesionale nu sunt singurele care mă motivează să investesc timp și energie în această colaborare, Mihaela Matache fiind un om plin de răbdare, bunătate și înțelegere, un om în care entuziasmul pentru chimie debordează și mă încarcă mereu cu o energie pozitivă pe care nu credeam că o pot obține dintr-o colaborare profesională. În momentele cele mai grele în care mă simțeam copleșit, descumpănit sau demoralizat, dânsa era mereu pregătită să asculte și să mă ghideze prin aceste momente dificile, relatând din experiențele ei de viață și ghidându-mă spre soluții care cu timpul s-au dovedit a fi corecte. Tind să cred că sunt foarte norocos să am parte de un asemenea îndrumător și apreciez nespus toate oportunitățile pe care mi le-a oferit și pe care se străduiește să mi le ofere în continuare.
R.: Prin ce se individualizează fotocomutatorii moleculari azoheteroaril?
B.C.E.: Pentru a putea înțelege caracteristicile individuale ale fotocomutatorilor moleculari azoheteroaril trebuie să înțelegem ce proprietate fundamentală prezintă aceștia. Fotocomutabilitatea, sau fotocromismul, este acea proprietate care implică prezența a două stări moleculare, să le zicem A și B, ce pot fi interschimbate între ele prin intermediul luminii, un stimul neinvaziv, ușor de produs și de controlat.
Multe clase de compuși ce prezintă această proprietate au fost cercetare și utilizate pentru dezvoltarea de aplicații utile, dar până în ultima vreme cercetările pe fotocomutatori moleculari păreau că încep să stagneze, fiind identificate limitele tangibile pentru majoritatea claselor de compuși care prezintă fotocomutabilitate, cel mai bun exemplu în cazul nostru fiind clasa fotocomutatorilor azobenzen (din această clasă făcând parte și vestiții coloranți/pigmenți azoici).
Clasa azobenzenilor reprezintă o clasă cu posibilități sintetice rezonabile, ceea ce implică o simplificare a procesului de sinteză ce poate fi ușor de transpus la scară mare, dar și o clasă pe care se pot grefa ușor fragmente funcționale, fapt utilizat în dezvoltarea aplicațiilor care făceau uz de această proprietate de fotocomutabilitate.
Din păcate, această clasă s-a dovedit a fi limitată când vine vorba de aplicabilitate prin prisma unor performanțe relativ reduse ca fotocomutatori, prezentând un areal restrâns de posibilități sintetice, deci și o plajă mică de control al parametrilor specifici, îngustând mult orizontul de aplicații în care pot fi utilizați.
Aici au intervenit fotocomutatorii moleculari azoheteroaril, care au apărut in literatură recentă ca un răspuns la limitele pe care le prezentau clasa azobenzenilor. Prezentând aceleași avantaje ca azobenzenii, fotocomutatorii azoheteroaril: pot fi utilizați eficient cu radiații din domeniu vizibil și oferă multe noi posibilitățile structurale prin marea diversitate de heterocicluri disponibile sintetic, ceea ce implicit lărgește plaja de performanțe posibile, deci și orizontul de aplicații în care pot fi utilizați.
R.: Care sunt concluziile cercetării dvs. și în ce fel impactează acestea studiile în domeniu? Ce deschidere există spre acest domeniu în spațiul românesc, dar și în cel internațional, și cum ați putea explica pentru publicul larg posibilele aplicații ale acestei cercetări în domeniul chimiei?
B.C.E.: Lucrarea având o funcție exploratorie, așa cum am menționat într-o întrebare anterioară, rezultatele noastre vin ca o completare la literatura deja publicată, noi încercând prin cercetările noastre să umplem unul din golurile literaturii pe fotocomutatori moleculari azoheteroaril, în cazul nostru concret pentru derivații arilazopirazol. Am sintetizat compuși noi în contextul literaturii existente și am adus modificari structurale pentru a studia influența asupra performanței fotocomutatorilor.
Deschidere către acest domeniu există oriunde în țară atât timp cât laboratorului care dorește îi este oferită finanțare pentru achiziționarea de reactivi și, neapărat, aparatură, cum ar fi o sursă de iradiere, un spectrofotometru UV-VIS și un spectrometru RMN. În situația des întâlnită în care achiziționarea întregii aparaturi necesare studierii fotocomutatorilor nu este posibilă, există, totuși, posibilitatea unor colaborări cu alte laboratoare care dețin aparatura sau reactivii respectivi, posibilitate de care am făcut și noi uz și pe care o apreciem enorm.
În spațiul internațional discuția nu mai este centrată pe finanțare, aceasta nefiind o problemă pentru majoritatea grupurilor de cercetare care se ocupă de această arie a chimiei, ci de limitele creativității oamenilor implicați. Se poate observa clar că, în absența unor limitări cum sunt cele financiare din spațiul național, limita este chimia și atât, unele grupuri fiind capabile să studieze fotocomutatori cu timp de viață de ordinul picosecundelor, studii pe care nu le poți realiza decât foarte greu în spațiul național.
Mergând în continuare pe diferențele dintre spațiul național și cel internațional, rămân mereu cu un gust amar în gură observând cât de puțin interes prezintă sinteza organică pură la nivel național și chiar în cadrul Universității București; și mai absurd mi se pare că se dorește încontinuu dezvoltarea de noi aplicații utile omului în sfera medicinei, a catalizei, a științei materialelor, dar se pierde în vedere principalul instrument prin care pot fi obținute astfel de rezultate – sinteza organică. Dată fiind natura fundamentală a sintezei organice, cuplată cu importanța acesteia în dezvoltarea de medicamente, catalizatori, materiale etc., pare contraintuitiv să nu existe mult mai multe grupuri de cercetare la nivel național care să se axeze pe sinteza organică.
În industria farmaceutică se observă cel mai bine dezinteresul pentru sinteza organică, căci în prezent mai există doar o firmă la nivel național care se ocupă cu sinteza de active farmaceutice, restul industriei axându-se pe distribuție și formulare. Poate părea că totul merge bine așa, dar dependența noastră de alte state (în special China și India) pentru sinteza activelor s-ar putea să ne pună în situații destul de incomode. Observând felul în care COVID-19 a afectat lanțurile de aprovizionare și a dus la stocuri insuficiente de medicamente vitale oamenilor (un exemplu din România fiind criza de Euthyrox. din 2020), dar și conflictele geopolitice ale vremurilor noastre care par că încep să degenereze… poate ar trebui să nu mai neglijăm sinteza organică și să oferim țării noastre o oarecare plasă de siguranță prin dezvoltarea acesteia.
Cu privire la aplicabilitatea acestor fotocomutatori m-aș axa mai mult pe zona medicală a acestora, mai exact pe fotofarmacologie, un domeniu inedit care va revoluționa în curând felul în care sunt tratate anumite patologii și impactul pe care-l prezintă medicamentele în corpul uman.
Existența acestor două stări intrinseci fotocomutatorului molecular a permis dezvoltarea unor compuși cu activitate farmacologică fotocomutabilă. Posibilitatea activării, respectiv a dezactivării, a activității farmacologice într-un compus a fost văzută de multe grupuri ca o soluție pentru multe din problemele pe care le întâlnim în medicamente în prezent: țintirea ineficientă a medicamentului la situsul de interes, fapt care duce la efecte secundare accentuate; afectarea faunei prin poluarea cu active farmaceutice, fie ca urmare a excreției acestora din corp într-o formă nemetabolizată, fie prin gestionarea necorespunzătoare a acestora de către distribuitori sau chiar de către pacienți, substanțele ajungând să se acumuleze în ape și în sol; și, foarte de interes, rezistența bacteriilor la antibiotice și afectarea microbiotei naturale ca urmare a utilizării antibioticelor.
Medicamentele fotocomutabile pot rezolva aceste probleme prin faptul că poate fi controlat momentul în care acestea sunt inactive sau active în funcție de interesul care este urmărit. De exemplu: administrarea unui antibiotic fotocomutabil sub formă activă, cuplată cu dezactivarea în timp a acestora, reprezintă o soluție pentru rezistența bacteriilor la antibiotice, această abordare împiedicând acumularea în mediu a antibioticelor, medicamentul ieșind din corp sub formă inactivă. Posibilitățile sunt, clar, multe, și rămâne de văzut cum vor revoluționa fotocomutatorii lumea în viitorul apropiat.
R.: Ce anume v-a determinat să vă dedicați acestui domeniu, ați avut un mentor pe parcursul educațional și profesional? Cu ce vă ocupați în prezent, ați ales să continuați aprofundarea studiilor?
B.C.E.: Pasiunea pentru chimie mi s-a format pe tot parcursul vieții mele, începând din copilărie, când amestecam tot ce găseam prin casă ca să văd „ce se întâmplă”, până la împlinirea unui vis de al meu, de a lucra pe sinteză organică în industria farmaceutică. Totuși, pot spune că afinitatea mea pentru chimie s-a dezvoltat cel mai mult în perioada gimnaziului și liceului, când urmăream pe YouTube diverși chimiști care vorbeau despre pasiunea lor și care arătau publicului larg ce face un chimist. Activitatea mea preferată în acea perioadă era să mă uit la sinteze, extracții din plante, reactivitățile elementelor ș.a.m.d. – chit că fondul meu chimic, la acea vreme, se rezuma strict la noțiunile care erau prezentate la liceu.
Punctul critic a fost reprezentat de Olimpiada Națională de Chimie din anul 2014, organizată la Iași, unde m-am întâlnit cu un vechi prieten virtual care participa și unde am văzut pentru prima oară ce înseamnă un subiect la nivel de olimpiadă națională, de baraj și, acasă, la nivel de olimpiadă internațională. Rămăsesem complet perplex în fața faptului că nu înțelegeam absolut nimic din subiectele care se dădeau la clasa a X-a, fiind și eu la acea vreme în clasa a X-a. În acel moment m-a lovit un sentiment de modestie deplină, până atunci considerând că știu chimie –afirmație pe care o luam de bună considerând performanța mea la clasă.
După această experiență m-am trezit lovit de o motivație implacabilă de a înțelege suficient de bine chimia cât să pot rezolva perfect subiectele la nivel de olimpiadă, astfel că am luat hotărârea de a-mi anunța la sfârșitul anului școlar profesorul de chimie, doamna doctor Otilia Pintilie de la Colegiul Național „Mihail Sadoveanu” din Pașcani, că doresc să particip la olimpiadă. Dumneaei, puțin sceptică, dar încurajatoare, mi-a oferit niște referințe bibliografice din care să învăț și mi-a recomandat să încerc să rezolv pe parcurs probleme la nivel de județeană și națională din culegerea de probleme a doamnei profesoare Daniela Bogdan.
Toată vara mi-am dedicat-o studiului într-o manieră autodidactă, ajungând în fața profesoarei mele cu o parte semnificativă din materie deja aprofundată, ea realizând în acel moment că treaba este serioasă și începând să-mi ofere din ce în ce mai mult sprijin necondiționat, motivându-mă să țintesc cât mai sus cu putință – chiar până la punctul în care am luat locul 4 la națională în clasa a XI-a, respectiv locul 7 în clasa a XII-a și calificarea în lotul lărgit.
continuare pe unibuc.ro