രസതന്ത്രത്തിലെ ‘സുബി’യന്‍ മുന്നേറ്റങ്ങൾ

ഡോ.ടി.പി.വിനോദ്
അസോ.പ്രൊഫസര്‍, രസതന്ത്ര വകുപ്പ്, ക്രൈസ്റ്റ് യൂനിവേഴ്‌സിറ്റി, ബെംഗളൂരു

തന്മാത്രകള്‍ക്കപ്പുറത്തെ രസതന്ത്രം എന്നു വിശേഷിപ്പിക്കപ്പെട്ട സുപ്രാമോളിക്കുലര്‍ രസതന്ത്രത്തിലെ തനിമയാര്‍ന്ന സംഭാവനകള്‍ക്കാണ് രസതന്ത്ര വിഭാഗത്തില്‍ പ്രൊഫ.സുബി ജേക്കബ്ബ് ജോര്‍ജിന് 2020 ലെ ഭട്നാഗര്‍ പുരസ്കാരം ലഭിച്ചത്.

പദാര്‍ഥങ്ങളുടെ സ്വഭാവവും പെരുമാറ്റവും അവയുടെ ആന്തരികഘടനയുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നുവെന്ന് നമുക്കറിയാം. ഒരു പദാര്‍ഥത്തിന്റെ സവിശേഷതകള്‍ക്ക് കാരണം അതിന്റെ തന്മാത്രകളുടെ ഘടനയാണ്. ഒന്നുകൂടി വിശദമാക്കിയാല്‍, തന്മാത്രകളിലെ ആറ്റങ്ങളുടെ ചേരുവയും ക്രമീകരണവുമാണ് ഇതിലെ നിര്‍ണായക ഘടകങ്ങള്‍.

പലതരം രാസബന്ധനങ്ങള്‍ 

ആറ്റങ്ങള്‍ തമ്മില്‍ പലതരത്തിലുള്ള രാസബന്ധനങ്ങള്‍ സാധ്യമാണ് – അയോണിക ബന്ധനം, സഹസംയോജക ബന്ധനം, കോര്‍ഡിനേറ്റ് ബന്ധനം എന്നിങ്ങനെ. ആറ്റങ്ങള്‍ ഈ ബന്ധനങ്ങള്‍ വഴി സംയോജിച്ച് തന്മാത്രകള്‍ ഉരുവംകൊണ്ടുകഴിഞ്ഞാല്‍ അവയ്ക്ക് സ്വതന്ത്രമായ ആറ്റങ്ങളുടെ സ്വഭാവമുണ്ടാവുകയില്ല. ആറ്റങ്ങളുടെതില്‍നിന്ന് തികച്ചും വ്യത്യസ്തമായ രാസ, ഭൗതികസവിശേഷതകളാണ് തന്മാത്രകള്‍ക്കുണ്ടാവുക. ആറ്റങ്ങളെ നിയന്ത്രിതമായ ചേരുവയിലും ജ്യാമിതിയിലും കൂട്ടിയോജിപ്പിച്ച് നമുക്ക് ആവശ്യമായ ഗുണങ്ങളുള്ള തന്മാത്രകളെ നിര്‍മിക്കുന്നതിനാണ് രാസസംശ്ലേഷണവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഗവേഷണങ്ങളുടെ ഊന്നല്‍. ഇത്തരത്തില്‍ അനേകമനേകം ജൈവ, അജൈവ തന്മാത്രകളെ നിര്‍മിക്കാന്‍ രസതന്ത്രത്തിന് സാധിച്ചിട്ടുണ്ട്.

തന്മാത്രകളിലെ ആറ്റങ്ങള്‍ക്കിടയിലും അയോണുകള്‍ക്കിയിലും ഉള്ള രാസബന്ധനങ്ങള്‍ ദൃഢസ്വഭാവമുള്ളവയായതിനാല്‍ വേര്‍പെടുത്താന്‍ പ്രയാസമുള്ളവയാണ്. എന്നാല്‍, തന്മാത്രകള്‍ തമ്മില്‍ അത്ര ദൃഢമല്ലാത്തതരം ബന്ധങ്ങളും (inter-molecular forces) സാധ്യമാണ്. വാന്‍ഡെര്‍ വാള്‍സ് ആകര്‍ഷണം (Vander waals attraction), സ്ഥിതവൈദ്യുത ആകര്‍ഷണം (electrostatic attraction), ഹൈഡ്രജന്‍ ബന്ധനം, ഹൈഡ്രോഫോബിക് ആകര്‍ഷണം, കോര്‍ഡിനേഷന്‍ ആകര്‍ഷണം എന്നിവ ഇത്തരത്തില്‍ തന്മാത്രകള്‍ക്കിടയില്‍ കണ്ടുവരുന്ന ആകര്‍ഷണബലങ്ങളാണ്. ഇപ്പറഞ്ഞ ആകര്‍ഷണബലങ്ങള്‍ ഉപയോഗപ്പെടുത്തി തന്മാത്രകളെ ക്രമീകരിക്കുന്നതിലൂടെ ഒറ്റയായ തന്മാത്രകള്‍ക്കില്ലാത്ത സവിശേഷതകളും പ്രയോജനങ്ങളും ഉണ്ടാകുന്നുണ്ടെന്ന കണ്ടെത്തല്‍ ഇരുപതാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ അവസാന കാലത്ത് ഒരു പുതിയ രസതന്ത്രശാഖയ്ക്ക് തുടക്കംകുറിച്ചു. സുപ്രാ മോളിക്കുലര്‍ രസതന്ത്രം എന്ന പേരിലാണ് ഈ ശാഖ അറിയപ്പെടുന്നത്. ഈ ശാസ്ത്രശാഖയുടെ തുടക്കംകുറിച്ച ഗവേഷണങ്ങളെ പരിഗണിച്ചാണ് 1987 ല്‍ ഡൊണാല്‍ഡ് ക്രാം, ജീന്‍- മേരി ലെന്‍, ചാള്‍സ് പെഡെഴ്‌സണ്‍ (Donald J. Cram, Jean-Marie Lehn, and Charles J. Pedersen) എന്നിവര്‍ക്ക് രസതന്ത്ര നൊബേല്‍ ലഭിച്ചത്.

ഘടകതന്മാത്രകളുടെ സങ്കലനമല്ലാത്ത സ്വഭാവഗുണങ്ങള്‍ തന്മാത്രകളെ പ്രത്യേകരീതിയില്‍ ക്രമീകരിച്ച് സൃഷ്ടിക്കുന്ന സുപ്രാമോളിക്കുലാര്‍ സംഘാതങ്ങള്‍ (Supramolecular assemblies) ക്ക് ഒറ്റയൊറ്റ തന്മാത്രകളില്‍നിന്ന് ഭിന്നമായ സ്വഭാവങ്ങളാണുണ്ടാവുക. ഈ സവിശേഷതകള്‍ തന്മാത്രകളുടെ സ്വഭാവഗുണങ്ങളുടെ കേവലമായ സങ്കലനമാവണമെന്നില്ല എന്നതാണ് സുപ്രാമോളിക്കുലര്‍ സംഘാതങ്ങളുടെ ആകര്‍ഷണീയമായ ഒരു സാധ്യത. പ്രകൃതിയില്‍ ഇത്തരം സുപ്രാമോളിക്കുലര്‍ സംഘാതങ്ങള്‍ ഒട്ടനവധിയുണ്ട്. സവിശേഷമായ പ്രവൃത്തികള്‍ക്കും പ്രതികരണങ്ങള്‍ക്കും വിവരസമാഹരണങ്ങള്‍ക്കുമായി ജൈവപ്രകൃതിയില്‍ ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്ന പല പദാര്‍ഥങ്ങളിലും സുപ്രാമോളിക്കുലര്‍ സംഘാതങ്ങളുടെ സാന്നിധ്യമുണ്ട്.

റൈബോസോം പ്രൊട്ടീന്‍ ട്രാന്‍സ്ലേറ്റ് ചെയ്യുന്നു.

ഡി.എന്‍.എ., പ്രോട്ടീനുകള്‍, കോശസ്തരം എന്നിവയിലൊക്കെ തന്മാത്രകളെ പ്രത്യേകതരത്തില്‍ അടുക്കിയിട്ടുള്ള സുപ്രാമോളിക്കുലര്‍ സംഘാതങ്ങള്‍ ഉണ്ട്. പ്രകൃതി അതിന്റെ ആവശ്യങ്ങള്‍ക്കുവേണ്ടി തന്മാത്രകളെ എപ്രകാരം അടുക്കിവെക്കുന്നു, ഈ ക്രമീകരണങ്ങളുടെ ഘടനാപരമായ സവിശേഷതകള്‍ ഏതുവിധത്തിലാണ് ചില പ്രത്യേക തരം പ്രവൃത്തികള്‍ക്ക് അനുയോജ്യമാവുന്നത് തുടങ്ങിയവ ആഴത്തില്‍ പഠിക്കുന്നത് സുപ്രാമോളിക്കുലര്‍ രസതന്ത്രം വഴി ഇത്തരം സംഘാതങ്ങളെ കൃത്രിമമായി നിര്‍മിക്കുന്നതിനുള്ള പഠനങ്ങൾക്ക് ദിശാബോധം നല്കും.

സ്വയംക്രമീകരണം (self-assembly) എന്നു വിശേഷിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന പ്രക്രിയയിലൂടെയാണ് പ്രകൃതിയിലെയും കൃത്രിമ പദാര്‍ഥങ്ങളിലെയും സുപ്രാമോളിക്കുലര്‍ സംഘാതങ്ങള്‍ രൂപപ്പെടുന്നത്. ഒരര്‍ഥത്തില്‍ തന്മാത്രകള്‍ തമ്മില്‍ എത്തരത്തിലുള്ള ആകര്‍ഷണ – വികര്‍ഷണങ്ങള്‍ സാധ്യമാണെന്നും ഏതുവിധത്തിലുള്ള സ്വയംക്രമീകരണങ്ങളിലേക്കാണ് അവ നയിക്കുകയെന്നുമുള്ള തീര്‍പ്പുകള്‍ ഈ തന്മാത്രകളില്‍ കോഡ് ചെയ്യപ്പെട്ടിരിക്കുകയാണെന്ന് പറയാം. തന്മാത്രകളുടെ രാസഗുണങ്ങളാണ് ഈ കോഡുകളെ നിര്‍ണയിക്കുന്നത്. ഈ സ്വയംക്രമീകരണത്തിനുള്ള സാഹചര്യങ്ങള്‍ ഒരുക്കിക്കൊടുക്കുകയാണ് കൃത്രിമമായി സുപ്രാമോളിക്കുലര്‍ സംഘാതങ്ങള്‍ സൃഷ്ടിക്കുമ്പോള്‍ നാം ചെയ്യുന്നത്. സുപ്രാമോളിക്കുലര്‍ സംഘാതങ്ങളുടെ വകഭേദമായി കണക്കാക്കാവുന്ന തന്മാത്രായന്ത്രങ്ങ (molecular machines) ളുടെ രൂപകല്പനയും സൃഷ്ടിയും നടത്തിയതിനാണ് 2016 ലെ രസതന്ത്ര നൊബേല്‍ സമ്മാനം കൊടുത്തത്. (തന്മാത്രായന്ത്രങ്ങ (molecular machines) ളെക്കുറിച്ചുള്ള ലൂക്ക ലേഖനം വായിക്കാം)

2016ലെ രസതന്ത്ര നൊബേല്‍ ലഭിച്ച പ്രൊഫസർ സാവോസ്, സ്റ്റഡാർട്ട്, ഫെറിംഗ

സുപ്രാമോളിക്കുലര്‍ രസതന്ത്രത്തിലെ മലയാളി സാന്നിധ്യം 

സുപ്രാമോളിക്കുലര്‍ രസതന്ത്രവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഗവേഷണങ്ങളില്‍ ആഗോളതലത്തില്‍ തന്നെ ശ്രദ്ധേയമായ പേരുകളിലൊന്നാണ് മലയാളിയായ പ്രൊഫ.സുബി ജേക്കബ്ബ് ജോര്‍ജ്. ഈ മേഖലയിലെ അനന്യമായ ഗവേഷണനേട്ടങ്ങളെ ആദരിച്ചുകൊണ്ടാണ് അദ്ദേഹത്തിന് ഈ വര്‍ഷത്തെ ശാന്തി സ്വരൂപ് ഭട്നാഗര്‍ അവാര്‍ഡ് രസതന്ത്ര വിഭാഗത്തില്‍ ലഭിച്ചത്.

പ്രൊഫ.സുബി ജേക്കബ്ബ് ജോര്‍ജ്.

സുപ്രാമോളിക്യുലര്‍ പോളിമറുകളിലാണ് പ്രൊഫ.സുബിയുടെ ഗ്രൂപ്പിന്റെ ഗവേഷണം. സാധാരണ പോളിമറുകളില്‍നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി സുപ്രാമോളിക്കുലര്‍ പോളിമറുകളില്‍ ശക്തികുറഞ്ഞ സഹസംയോജക ബന്ധനം വഴിയല്ലാത്ത ആകര്‍ഷണത്തിലൂടെയാണ് മോണോമറുകള്‍ പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിക്കപ്പെട്ട് നീളമേറിയ ശൃംഖലകള്‍ രൂപപ്പെടുന്നത്. സുപ്രാമോളിക്കുലര്‍ പോളിമറുകള്‍ക്ക് ചുറ്റുപാടുകളിലുണ്ടാവുന്ന മാറ്റങ്ങളോട് പ്രതികരിക്കുന്ന വിധത്തില്‍ ഭൗതികമാറ്റങ്ങള്‍ക്ക് വിധേയമാവാനുള്ള ശേഷിയുണ്ട്. ഈ പോളിമറുകളിലെ മോണോമറുകള്‍ തമ്മിലുള്ള ബന്ധനത്തിന് അയവുള്ള സ്വഭാവമുള്ളതുകൊണ്ടാണ് ചലനാത്മകമായ ഭൗതികഗുണങ്ങള്‍ ഇവയില്‍ സാധ്യമാവുന്നത്. സാഹചര്യങ്ങള്‍ക്കനുസരിച്ച് വിച്ഛേദിക്കുകയും കൂടിച്ചേരുകയും ചെയ്യുന്ന ബന്ധനങ്ങളാണ് സൂക്ഷ്മതലത്തില്‍ ഘടനാപരമായ ഈ അയവിന് കാരണം. സുപ്രാമോളിക്കുലര്‍ വിഭാഗത്തില്‍ മുറിച്ചാല്‍ മുറികൂടുന്ന (self- healing) തരം പോളിമറുകള്‍ പോലുമുണ്ട്! ഈ സവിശേഷതകളുള്ളതിനാല്‍ ബയോ മെഡിസിന്‍, ഇലക്ട്രോണിക്സ്, സെല്‍ഫ് ഹീലിങ് പദാര്‍ഥങ്ങളുടെ നിര്‍മാണം തുടങ്ങി അനേകം മേഖലകളില്‍ സുപ്രാമോളിക്കുലര്‍ പോളിമറുകള്‍ ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നുണ്ട്. ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട അന്താരാഷ്ട്ര ജേണലുകളില്‍ പ്രൊഫ.സുബി തന്റെ ഗവേഷണഫലങ്ങള്‍ നിരവധി തവണ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചിട്ടുണ്ട്. തന്റെ കണ്ടുപിടുത്തങ്ങളു മായി ബന്ധപ്പെട്ട് ഒട്ടേറെ പേറ്റന്റുകളും അദ്ദേഹം നേടിയിട്ടുണ്ട്. പ്രൊഫ.സുബിയുടെ ലബോറട്ടറിയില്‍ കൂടുതല്‍ മികവുള്ള സുപ്രാമോളിക്കുലര്‍ പോളിമറുകള്‍ക്കായുള്ള അന്വേഷണം നടന്നുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു.

മാതൃകയായ ഗവേഷകന്‍ 

കേരളത്തിലെ ഒരു സാധാരണ മലയാളം മീഡിയം സര്‍ക്കാര്‍ സ്കൂളില്‍ നിന്നാണ് പ്രൊഫ.സുബി ജേക്കബ്ബ് ജോര്‍ജ് വിദ്യാഭ്യാസം ആരംഭിച്ചത്. എറണാകുളം സെന്റ് ആല്‍ബര്‍ട്ട്സ് കോളേജില്‍നിന്ന് പ്രീ ഡിഗ്രിയും മഹാരാജാസ് കോളേജില്‍ നിന്ന് ഡിഗ്രിയും നേടി. പിന്നീട്, കോട്ടയത്തെ മഹാത്മാഗാന്ധി സര്‍വകലാശാലയില്‍ രസതന്ത്രവിഭാഗത്തില്‍നിന്ന് ഓര്‍ഗാനിക് കെമിസ്‌ട്രിയില്‍ ഒന്നാം റാങ്കോടുകൂടി ബിരുദാനന്തര ബിരുദം കരസ്ഥമാക്കി. തുടര്‍ന്ന്, തിരുവനന്തപുരം നാഷനല്‍ ഇന്‍സ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് ഇന്റര്‍ ഡിസിപ്ലിനറി സയന്‍സ് ആന്റ് ടെക്‌നോളജി (NIIST) യില്‍നിന്ന് രസതന്ത്രത്തില്‍ പിഎച്ച്.ഡി. കരസ്ഥമാക്കി. പിന്നാലെ, നെതര്‍ലന്‍ഡിലെ ഐന്തോവന്‍ യൂനിവേഴ്‌സിറ്റി ഓഫ് ടെക്നോളജിയില്‍ സുപ്രാമോളിക്കുലര്‍ രസതന്ത്രത്തിലെ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട ശാസ്ത്രജ്ഞരിലൊരാളായ പ്രൊഫ. മെയ്ജറുടെ മേല്‍നോട്ടത്തില്‍ പോസ്റ്റ് ഡോക്ടറല്‍ ഗവേഷണവും പൂര്‍ത്തിയാക്കി. ഇപ്പോള്‍, ബെംഗളൂരുവിലെ പ്രശസ്ത ഗവേഷണസ്ഥാപനമായ ജവഹര്‍ലാല്‍ നെഹ്റു സെന്റര്‍ ഫോര്‍ അഡ്വാന്‍സ്ഡ് സയന്‍റിഫിക് റിസര്‍ച്ചില്‍ ന്യൂ കെമിസ്‌ട്രി വിഭാഗത്തിലെ പ്രൊഫസറും അസോസിയേറ്റ് ചെയര്‍മാനുമാണ് പ്രൊഫ.സുബി.


2020 നവംബർ ലക്കം ശാസ്ത്രകേരളത്തിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചത്

Leave a Reply