مقاله‌ای از حمید رقمی/ تبدیل ضایعات PET به اَسِت آمینوفن

بسپار/ایران پلیمر بررسی ها ی انجام شده نشان می‌دهد که تولید پاراسِت آمول*با استفاده از پسماندهای« پِت »( پلی اتیلن ترفتالات) و به کمک باکتری( ( Escherichia coli (E. coli) تغییرات ژنتیکی داده شده در آن، متحول می گردد. به گفته محققانی که این پروژه را به ثمر رساندند، ” این روش جدید عملاً هیچ انتشار کربنی ندارد و از روش های فعلی و متداول تولید داروها بسیار « پایدار» (تر) است.”
*« پاراسِت آمول » واژه ای ست که در آمریکا و…( و ایران ) به « اَسِت آمینو فن» یا به غلط ( متداول )به ” استامینوفن” معروف است.
پاراستامول یا اَسِت آمینو فن به طور سنتی از منابع ( رو به کاهش) سوخت‌های فسیلی، از جمله نفت، تولید می‌شود.
برای تأمین انرژی کارخانه‌هایی که این داروی مسکن و سایر داروها و مواد شیمیایی را تولید می‌کنند، سالانه هزاران تن سوخت فسیلی استفاده می‌شود و این ارقام یقینا سهم قابل توجهی در تغییرات شرایط اقلیمی دارد.

مبارزه با آلودگی محیط زیست
صفر آلایندگی ( Zero emissions )
پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) که برای بطری‌های آب و بسته‌بندی مواد غذایی استفاده می‌شود ، سالانه بیش از ۳۵۰ میلیون تن زباله تولید می‌کند. این زباله (ها) در نهایت سر از محل‌های دفن زباله در آورده و/یا اقیانوس‌ها را آلوده می‌کنند.
«پِت » که باعث آسیب جدی به محیط زیست در سراسر جهان می گردد، اگرچه – به گفته محققان- قابل بازیافت است، اما در فرآیند بازیافت (نیز)محصولاتی تولید می‌ شود که همچنان به آلودگی ها ی ” پلاستیکی” در جهان می افزاید.
حال و با این یافته جدید یعنی تبدیل پسماندهای«پِت» به پاراسِت آمول، پاسخی ارزشمند و چند وجهی به نیاز فوری به رهایی از میلیون ها تن ضایعات این پلاستیک بسیار پرکاربرد، داده می شود.
تیم تحقیقاتی فعال روی این پروژه به سرپرستی استفن والاس (Stephen Wallace) متخصص زیست فناوری از دانشگاه ادینبرو (Edinburgh *) با تغییرات ژنتیکی انجام شده روی یک نوع باکتری (معمولی)، E. coli Escherichia coli ( و به آسانی در دسترس) موفق گردید « ترِفتالیک اسید » را از « پت » بیرون کشیده ( استخراج کرده ) و سپس به اَسِت آمینوفن تبدیل نماید. در این پروسه از یک روش تخمیر، آنگونه که در تهیه آبجو متداول است، استفاده می شود و در کمتر از 24 ساعت ماده مورد نظر یعنی « پاراسِت آمول » با بازدهی 90 درصد بدست می آید . این فرایند به گفته استفن والاس در دمای محیط انجام می شود و عملاً هیچ گونه ” رد پای کربنی” از خود بجا نمی گزارد.
* دانشگاه ادینبورگ در زمینه زیست‌شناسی مهندسی از دانشگاه های پیشرو در جهان است.
به گفته پروفسور استفن والاس، رئیس گروه محققان این پروژه و رئیس بخش بیوتکنولوژی شیمیایی دانشگاه ادینبرو “این دست آورد نشان می‌دهد که پلاستیک PET صرفاً زباله یا ماده‌ای نیست که محکوم به “پلاستیک” شدن باشد، بلکه می‌تواند با استفاده از میکروارگانیسم‌ها به محصولات جدید و ارزشمند، از جمله محصولاتی که پتانسیل درمان بیماری‌ها را دارند، مانند اَسِت آمینوفن تبدیل شود.”

مکانیزم مختصر

این پروسه ابتدا با تجزیه شیمیایی پسماند های«PET» شروع می‌شود. مولکول‌های حاصل سپس به « باکتری(مهندسی شده) اشریشیا کلی»(E. coli)، خورانده می‌شوند. در مرحله بعد این باکتری ها در واکنش موسوم به لوسِن (Lossen ) با استفاده از یک ترکیب حاوی فسفر به عنوان کاتالیزاتور، مولکول‌ها را به ترکیبی آلی و حاوی نیتروژن تبدیل کرده و… و در نهایت داروی پر مصرف اسِت آمینوفن بدست می آید.

حمایت کنندگان مالی از پروژه
این تحقیق که برای اولین بار در مجله Nature Chemistry رسانه ای گردید، از طرف شرکت زیست‌دارویی آسترازنکا (AstraZeneca ) تأمین مالی شده و توسط موسسه Edinburgh Innovations (EI) ، سرویس تجاری‌سازی دانشگاه، مذکور پشتیبانی می‌شود.
ایان هچ (Ian Hatch ) رئیس گروه مشاوره در EI، اعلام می دارد که ” ما شرکت‌های استثنایی مانند آسترازنکا را به همراه استفن و دیگران در دانشگاه گرد هم می‌آوریم تا این اکتشافات پیشگامانه را به نوآوری‌های متحول‌کننده جهان تبدیل کنیم. زیست‌شناسی مهندسی پتانسیل عظیمی برای قطع وابستگی ما به سوخت‌های فسیلی، ایجاد اقتصاد چرخشی و توسعه مواد شیمیایی ” پایدار” ارائه می‌دهد و ما از همکاران بالقوه دیگر دعوت می‌کنیم تا با ما تماس بگیرند”

کارخانه‌های میکروبی زنده
به گفته کارشناسان، این رویکرد جدید نشان می‌دهد که چگونه شیمی سنتی می‌تواند با زیست‌شناسی مهندسی برای ایجاد « کارخانه‌های میکروبی زنده » همکاری کنند. این کارخانه ها قادر خواهند بود ضمن کاهش ضایعات، انتشار گازهای گلخانه‌ای و وابستگی به سوخت‌های فسیلی را نیزکاهش داده و به تولید مواد شیمیایی پایدار بپردازند.

مختصری در باره اَسِت آمینو فن ( از پست های قبلی وبلاگ )

منظره رنگارنگ و زیبای فوق نه محصولی از زمین شناسی است و نه تصویری از طبیعت، بلکه تصویری ست میکروسکوپی با نور پلاریزه از کریستال های اَسِت آمینوفن.

اَسِت آمینو فن (پاراست آمول)
اَسِت آمینوفن یا پاراسِت آمول پودرکریستالی سفید رنگی است که یکی از پرفروش ترین داروها بوده که به کاهش تب و تسکین درد معروف است. دانستنش بسیارمهم است که در صورت مصرف این دارو بیش از دوز تجویز شده توسط پزشک ، خطر آسیب رسانی نسبتاً بالائی- تا حد اختلال در عملکِرد- به کبد وجود دارد. (به این موضوع مجدداً پرداخته خواهد شد)
پاراسِت آمول مشتقی است از پارا آمینو فنل (N-Acetyl-p-aminophenol). این ترکیب را می توان همچنین به عنوان مشتقی از آنیلین با نام p-Hydroxyacetanilid ویا به عنوان مشتقی از استیک اسید و فنل نیزدر نظر گرفت.

تاریخچه مختصر
پاراست آمول (اَسِت آمینوفن)برای اولین بار درسال 1878 سنتز گردید، و لی در ابتدای امر به عنوان یک دارو مفید تشخیص داده نشد. روش سنتز این ترکیب در سال مذکور، از احیاء پارا نیترو فنل به کمک پودر فلز روی در استیک اسید وتبدیل آن (ابتدا )به پارا آمینو فنل یا پارا هیدروکسی آنیلین و سپس به پارا ست آمول، صورت گرفت.
پس از جنگ جهانی دوم فارماکولوژ یست های آمریکا ئی برای اولین بار آثار کاهش دهنده درد در این دارو را کشف و گزارش کردند. با این کشف، اولین گام در به رسمیت شناختن این ترکیب شیمیائی و توانائی های آن به عنوان دارو برداشته شد.
درسال 1955 اَسِت آمینوفن برای اولین بار در آمریکا به عنوان دارو وارد بازار گردید، به صورت قرص های حاوی 500 میلی گرم ماده موثر. در همان سال در انگلستان به صورت داروئی- ملزم به ارایه نسخه پزشک- جهت کاهش تب و درد تبلیغ گردید. همچنین در همان سال ها از این دارو – (برخلاف) آ اس اَ ( اَستیل سالیسیلیک اسید Acetylsalicylic acid یا آسپیرین- به عنوان یک ترکیب “سازگار” و مناسب برای معده نیز گزارش شد. قابل اشاره اینکه به آسپیرین از همان ایام ” مهر” ناسازگار ی” با معده و در کل دستگاه گوارش خورده بود!
در آلمان پاراست آمول برای اولین بار سال 1958 توسط کارخانه دارو سازی bene-Arzneimittel با نام ” بن- او- رون (ben-u-ron) به بازار عرضه گردید.
در سال 1982 در آمریکا بخاطر یک سهل انگاری ( یا توطئه ! !) که گویا دراثر مسموم بودن یا آغشته به سمّ کردن دارو ! بوده است، تعداد 7 بیمار فوت کردند و از آن پس ضوابط سخت تری برای عرضه آن از طرف سازمان نظارت برغذا و داروی آمریکا FDA(Food and Drug Administration) برقرار شد. در همان تاریخ حدود یکصد میلیون دلار از داروی مذکور از بازار جمع آوری گردید. همچنین و بازهم در سال 1982 یک داروی متشکل ازمخلوطی از اَسِت آمینو فن و کدئین (Codein) با نام های تجاری Co-Codamol یا Tramadol، به عنوان یک مُسکّن قوی وارد بازار گردید.
مهم : در اینجا لازم می دانم یادآوری کنم که پاراسِت آمول – برخلاف آسپیرین- از ویژگی تأثیر گذاری روی جلوگیری از تجمع پلاکت ها (ترومبوسیت‌ها ) در خون برخوردار نبوده و لذا بازدارنده ای برای جلوگیری از ” لخته شدن” خون نمی باشد.

شناسنامه اَسِت آمینو فن

روش سنتز کلاسیک و برخی از واکنش های مهم

فارماکودینامیک
ابتدا یک توضیح:
فارماکولوژی یا داروشناسی شامل دو حوزه( اصلی ) تحت عنوان های فارماکودینامیک و فارماکوکینتیک می باشد.
فارماکو دینامیک عبارت است از چگونگی ( و مکانیزم) اثر گذاری دارو بر بدن و فارماکو کینیتیک چگونگی مقابله بدن با دارو، متابولیسم و دفع دارو از بدن.
مبحثی که اکنون سعی بر تشریح آن است، فارما کودینامیک یعنی چگونگی ومکانیزم اثرگذاری اَسِت آمینو فن است. حال و نظر به اینکه در اینجا قرار است به چگونگی ” تسکین درد” به وسیله داروی مذکور پرداخته شود ، لازم است ابتدا مروری کوتاه بر پدیده ” درد” داشته باشیم.

ابتدا ” نظریه ای درباره درد” از گذشته های دور:
کارل لودویک بورنه (Carl Ludwig Börne) (ماه مه 1786 فرانکفورت – فوریه 1837 پاریس) ژُورنالیست، نمایشنامه نویس و منتقد ادبی در بیش از 150 سال پیش معتقد بود که : “درد شادی سعادتمندان است و طولانی ترین زندگی را کسی دارد ، که بیشترین رنج را می برد”. البته بعید به نظر می رسد که این “نظریه”حتی در 150 سال پیش طرفدارانی زیادی دارا بوده باشد، ولی امروزه با صراحت می توان گفت که اینگونه ” نظریه پردازی ها ” فاقد هرگونه و جاهت عقلی، احساسی و… بوده و میلیون ها انسانِ گرفتار در مصائب دردهای گوناگون، در جستجوی داروئی برای کاهش دردهایشان هستند !

درد چیست ؟
زمانی که عضوی آسیب می بیند، این آسیب دیدگی معمولاً با درد، التهاب و بعضاً تب همراه است.
درد عبارت است ازیک سیستم حیاتی اعلام خطرکه ارگانیسم را درمقابل آسیب ها محافظت می کند، به این ترتیب که با ایجاد احساس درد، خبر از یک اتفاق (ناگوار) یا بی نظمی درمنطقه آسیب دیده می دهد. به عبارت دیگرمی توان گفت که درد چیزی نیست جز ثبت علائمی از انواع آسیب دیدگی های اعضاء که به وسیله ردیاب ها درمنطقه آسیب دیده شناسائی و توسط خبررسان ها به مغز منتقل می گردد. دراینجا لازم به یادآوری است که احساس درد – و شدت و ضعف آن- کمی تا قسمتی به شخص آسیب دیده نیز مربوط است، به طوریکه برخی یا تحمل بیشتر دارند ویا به نوعی کمتر”قِشقِرق”راه می اندازند! برای مثال، اگر شما با چکش بر دست خود بکوبید، درآن بخش از انگشت شما، ردیاب ها و خبررسان ها فعال و متمرکز میشوند و- مهمتر اینکه- دراین منطقه از محل آسیب دیدگی، مواد شیمیائی خاصی ترشح می شوند که موجب می شوند این ضربه ناگهانی، بیش از آنچه هست شدید به نظر برسد و انتقال خبرِ وجود این آسیب دیدگی به مغزبا سرعت و وضوح بیشتری صورت گیرد . از این طریق، شما متوجه می شوید که دستتان آسیب دیده است. درد در اینجا هدفی داشته است، درد به شما میگوید که انگشت شما صدمه دیده و باید از آن مراقبت کنید و تا زمانی که بهبود نیافته است باید از آن کمتر استفاده نمایید. البته بدن بعضاً بدون ضربه دیدن نیز به درد می آیند برای مثال انواع سردردها یا دردهای عضلانی ، آرتروز یا دردهای مفصلی، دردهای دوران “عادات پریودیک” دربرخی ازخانم ها و…
مطلبِ (تیتر فوق) به نقل از مجله اینترنتی فریا- از یک مقاله از دکتر لوکاس هوفمن محقق و پزشک اطفال است )

شیمیِ درد
مهمترین ماده شیمیایی ترشح شونده درصورت وجود یک آسیب دیدگی- معمولاً توام با درد- در عضوی از بدن، پروستا گلندین (Prostaglandin) نام دارد که عامل مخابره پدیده “درد” بوده و توسط آنزیمی به نام سیکلو اکسیژناز (COX-2 ) ساخته میشود. این آنزیم یک پروتئین است که درتمام بدن وجود دارد ولی- و بخصوص- توسط بافت های آسیب دیده ترشح میشود. و کار آن، گرفتن مواد شیمیایی شناور در بافت و تبدیل کردن آن به پروستا گلندین است. پروستا گلندین همانگونه که عنوان شد، در واقع عامل اصلیِ مخابره پیام های (قوی ترِ) حاکی از وجود یک درد یا “بی نظمی” به مغز است و ایجاد آن منوط به وجود میزان کافی از آنزیم سیکلو اکسیژناز (COX-2 ) است.
پاراسِت آمول ومکانیزم آن در فرایند ” کاهش درد”
مدت های مدیدی روی فارماکودینامیکِ پاراسِت آمول بحث و مجادله بین کارشناسان مرتبط جریان داشت، ولی در مجموع این نظریه حاکم بود که ویژگی این دارو به عنوان کاهش دهنده درد عمدتاً به مغز و نخاع مربوط می شود ، بدون اینکه جزئیاتی از این نظریه روشن شده باشد. بخش قابل توجه ای از این حدس و گمان ها برپایه مکانیزم آسپیرین در جلوگیری از درد – که شرح دقیق آن در مبحث آسپیرین (در همین وبلاگ) گزارش شد- بنا گردیده بود، به عبارت دیگر دراینجا نیز گمان براین بود که آنزیم سیکلو اکسیژناز- آنگونه که شرح آن رفت- و بلوکه شدن آن به وسیله دارو، نقش اساسی درکاهش درد را دارد، تئوری و ایده ای که بالاخره پس از چند سال باطل اعلام گردیده و به فراموشی سپرده شد.

رمز گشائی کامل در سال 2011
از کشف پاراسِت آمول بیش از یکصد سال پیش، نحوه عملکِرد و مکانیزم تأثیرگذاری این دارو نسبتاً نا مشخص بود. در سال 2011 ولی بطور دقیق مشخص گردید که پاراسِت آمول، ادامه انتقال خبرِ وجود درد به مغز را در نخاع مختل(یا متوقف) می کند. عامل این “مختل سازی انتقال خبر”دو ترکیب حاصل از تجزیه پارا سِت آمول است که تغییراتی در فعالیت یک پروتئین عمل کننده به عنوان سنسور انتقال خبرِ درد ایجاد می کنند. به گفته اِدوار هوگه شتِت (Edward Högestätt) و همکاران محقق او در دانشگاه لُوند در سوئد (Lund University in Sweden)” مدت ها ی مدیدی حدس وگمان براین بود که این دارو به عنوان مُسکّن در نخاع فعال می شود و در سال 2011 صحت این حدس و گمان ها با آزمایشاتی که روی موش ها انجام شد، به اثبات رسید” پژوهشگران دانشگاه سوئدی لوند نوعی پروتئین را در مغز استخوان شناسائی کردند که به نام TRPA1 protein معروف شد. موش هائی که فاقد این پروتئین بودند ، با نزدیک کردن یک صفحه داغ شده به پاها یشان ، عکس العملی نسبت به وجود صفحه داغ شده نشان ندادند، درحالیکه در موشهائی که پروتئین مذکور وجود داشت عکس العمل به داغی نشان داده شد. درادامه آزمایش ها به موش ها (ابتدا) پاراسِت آمول خورانده شد و سپس عکس العمل آن ها نسبت به صفحه داغ شده مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه این آزمایشات حاکی از آن بود که موش های تحت آزمایش پاهای خود را به هنگام مواجه شدن با صفحه داغ شده، بسیار دیر تر جمع کردند و این بدان معنی است که پاراسِت آمول موثر واقع گردیده و انتقال خبر درد به مغز را( به نوعی) با از کارانداختن TRPA1 protein ، مختل کرده است. به گفته محققان فعال روی این پروژه ” بنابراین وجود ( یا عدم وجود) TRPA1 protein نقش تعیین کننده در کاهش درد به وسیله پاراسِت آمول دارد” درآخر ذکر این موضوع نیز الزامی به نظر می رسد که اگر قرار بر کاهش درد به وسیله پاراسِت آمول باشد ، می بایست دارویا از طریق سیستم گردش خون وارد نخاع گردیده ویا اینکه مستقیماً در نخاع تزریق شود.
نکته آخر:
شواهدی وجود دارد که پاراسِت آمول نه تنها دردهای “فیزیکی” بلکه دردهای” روحی” را که بعضاً به ” درد اجتماعی” (sozialer Schmerz, social pain ) معروف شده اند را نیز کاهش می دهد و این امر می تواند ناشی از وجود منطقه ای در مغز باشد که در آن احتمال یک همپوشانی (overlap) بین دردهای جسمی و روحی وجود دارد! ؟

مهم ترین عوارض جانبی اَسِت آمینو فن
خطر مصرف بیش از حد (Overdose ) اَسِت آمینو فن یعنی حدود بیش از 150 میلی گرم بر کیلوگرم وزن بدن یا حدود 10 گرم برای یک فرد بالغ، می تواند به نارسائی های غیر برگشت پذیرکبد بیانجامد. افراد الکلی با بسیار کمتر از این میزان دچار نارسائی های حاد و برگشت ناپذیر کبدی می گردند. علت اصلی سمیت پاراست آمول برای کبد، یک ترکیب سمّی حاصل از متابولیسم این دارو با نام اِن استیل-پارا- بنزوشینون ایمین N-Acetyl-p-benzochinonimin (NAPQI ) است که بخصوص در صورت مصرف بیش ازحد الکل همزمان با دارو، بسیار تشدید می گردد. همچنین مصرف پاراسِت آمول دردوران بارداری می بایست حتماً تحت نظر و با تجویز پزشک صورت گیرد ، زیرا می تواند آثار سوء برجنین داشته باشد.

برخی از منابع :

Fachzeitschrift ,Nature Chemistry
chemie.de – Das Chemie Fachportal vom Labor bis zum Prozess
Deutsches Ärzteblatt
Deutschlandfunk, Juni 2025
News aus Wissenschaft von University of Edinburgh Life …bionity.com
Wissenschaft – DER SPIEGEL

وبلاگ علوم و تکنولوژی رنگ