Vilniaus universiteto (VU) Chemijos fakulteto docentas Edvinas Orentas, kaip jaunasis mokslininkas, tapo Rektoriaus premijos laureatu. Mokslininkas džiaugiasi, kad jo darbai ir pastangos neliko nepastebėti ir buvo pagerbti visos VU bendruomenės vardu.

Kas tyrėjui yra didžiausio jo darbo įvertinimas?

Mano nuomone, didžiausias mokslininko darbų įvertinimas yra platus jo sukurtų teorijų ar atrastų eksperimentinių metodų naudojimas kitose pasaulio laboratorijose, jau nekalbant apie pastarųjų praktinį pritaikymą už akademinio pasaulio ribų. Nėra geresnio jausmo nei tas, kai kolega mokslininkas patvirtina tavo gautus rezultatus ar pritaiko juos naujose srityse.

Papasakokite, kaip ir kodėl tapote chemiku.

Rimtesnė mano pažintis su chemija prasidėjo 9 klasėje, kada pasitaikė galimybė dalyvauti miesto chemijos olimpiadoje. Sėkmingai pasirodęs toliau gilinausi ir ruošiausi Baltijos šalių ir tarptautinėms olimpiadoms. Nuolatos dalyvaudavau chemijos stovyklose Vilniaus universiteto Chemijos fakultete, kur pirmą kartą susidūriau su tikrais reagentais ir moksline įranga.

Nuo to laiko jau žinojau, kad ateitį siesiu su chemijos mokslu. Mūsų grupelei chemija besidominčių mokinių iš Alytaus labai pasisekė turėti keletą atsidavusių ir puikių pedagogų, kurie ne tik mus skatino bei padėjo mokytis, bet ir leido naudotis visa per daugelį metų sukaupta literatūra, taip pat mokykloje esančia, nors ir kuklia, laboratorija.

Negailėdami savo laiko jie tris kartus per savaitę rengdavo popamokinius užsiėmimus, per kuriuos būdavo sprendžiami chemijos uždaviniai ar atliekami praktiniai darbai. Džiugu, kad ši tradicija ir toliau tęsiama ir skatinama, o vienoje iš Alytaus gimnazijų įrengta moderni chemijos laboratorija. Pasinaudodamas proga norėčiau asmeniškai padėkoti mokytojoms Alvyrai Geležauskienei, Janei Liutkienei ir Irenai Kliminskienei už jų svarų indėlį į tai, kad dabar esu ten, kur esu.

2010 m. Jūsų disertacija buvo pripažinta geriausia Lietuvoje. Apie ką ji?

Disertacija nagrinėjo keletą vieno konkretaus biciklinio junginio taikymo aspektų organinėje sintezėje, kuriant organinius nanovamzdelius ir tam tikrų savybių kristalines medžiagas. Nagrinėtas junginys pasižymėjo daugeliu patrauklių savybių. Viena iš jų − ypač tinkama molekulės forma sudaryti ciklines struktūras, kurios toliau galėtų sąveikauti tarpusavyje formuodamos polimerinius darinius. Tokie dariniai gaunami panaudojant labai mažus struktūrinius vienetus, kurie spontaniškai jungiasi tarpusavyje pasitelkdami silpnus ryšius, o šie yra grįžtamieji ir esant reikalui gali būti suardomi. Šie silpni ryšiai gali būti formuojami kryptingai, t. y. galime iš anksto modeliuoti ir vėliau susintetinti junginius, kurie ištirpinti tinkamame tirpiklyje ar kietoje fazėje sudarytų norimos formos ir dydžio agregatus.

Iš visų galimų struktūrų mus labiausiai domino vamzdelio tipo agregatai dėl nepaprastai plačių panaudojimo galimybių. Jie gali patarnauti formuojant dirbtinius kanalus ląstelės membranoje siekiant pernešti biologiškai aktyvius junginius, gali būti naudojami izoliuoti nuo aplinkos itin reaktingus ar nestabilius junginius ar formuojant organinius saulės elementus. Disertacijoje buvo pasiūlytas metodas gauti tokius darinius iš lengvai prieinamų statybinių blokų. Esant reikalui, gauti nanometrų eilės matmenų agregatai gali būti lengvai dekoruojami papildomomis grupėmis priklausomai nuo panaudojimo srities.

Tiriate supramolekules. Kas tai? Kuo svarbi jų sintezė? 

Chemija yra mokslas, kuris ne tik nagrinėja įvairių gamtoje aptinkamų medžiagų savybes, bet ir kuria jas pačias. Cheminė sintezė sistemingai plėtojama jau daugiau nei porą šimtmečių ir šiuo metu yra pasiekusi įspūdingas aukštumas. Cheminiais ryšiais jungiant atomus tarpusavyje, formuojamos molekulės su konkrečia atomų sujungimo tvarka. Tai, kaip tie atomai sujungti tarpusavyje, nulemia daugelį gauto junginio savybių, tačiau toli gražu ne visas. Cheminiai junginiai beveik niekada neegzistuoja pavienių molekulių pavidalu, jie sąveikauja tarpusavyje ar su kitomis molekulėmis, esančiomis aplinkoje. Kaip ta sąveika realizuojama ir kokios „aukštesnio laipsnio“ struktūros susidaro, nulemia daug svarbių medžiagos fizikinių savybių, tokių kaip tirpumas, elektrinis laidumas, šviesos sugertis ir t. t. Tas pat galioja ir cheminėms savybėms.

Supramolekulinė chemija būtent ir stengiasi išsiaiškinti, kokios jėgos veikia tarp molekulių, kada jos pasireiškia, koks yra jų stiprumas, kryptingumas ir kaip jas galima panaudoti medžiagos savybėms keisti. Žodis supra lotynų kalba reiškia „virš“, taigi supramolekulinė chemija pagal apibrėžimą aprėpia visus reiškinius, kuriuose stebima molekulių sąveika, tačiau nesusidaro „tikri“ cheminiai ryšiai. Kadangi molekulės, skirtingai nei jas sudarantys atomai, santykinai silpnai susietos tarpusavyje, susidariusios supramolekulinės struktūros gali lengvai keistis priklausomai nuo terpės savybių. Taip galima kurti išmanias medžiagas, kurių spalva kinta priklausomai nuo apšvietimo, kurios pasižymi puslaidininkinėmis savybėmis ar netgi turi savotišką „atmintį“ ir geba panaikinti mechaninius pažeidimus.

Svarbu pažymėti, kad supramolekuliniai reiškiniai supa mus visur, kiekviena kristalinė medžiaga formaliai yra supramolekulė, kiekvieno vaisto veikimas pagrįstas supramolekulinėmis sąveikomis tarp vaisto molekulės ir atitinkamo fermento ar kito junginio organizme, ląstelės membrana yra komplikuota supramolekulinė struktūra, suformuota vien silpnomis sąveikomis tarp fosfolipidų, regos nervo veikimas pagrįstas molekulinių darinių persigrupavimu ir t. t.

Kokios šių tyrimų perspektyvos?

Kaip jau minėjau, supramolekulinės chemijos tyrimų objektas yra nepaprastai platus ir glaudžiai susipynęs su visomis chemijos sritimis. Be anksčiau išvardytų taikymų medžiagų moksle ar farmacijoje, silpnų tarpmolekulinių jėgų tyrinėjimas labai svarbus ir pačiu fundamentaliausiu lygiu. Šiuo metu didelio susidomėjimo sulaukia vadinamoji sistemų chemija, kuri nagrinėja, kaip sudėtingas mišinys įvairių junginių, sąveikaujančių tarpusavyje, įgalina reiškinius, kurie nėra nuspėjami vien atsižvelgiant į atskirų komponentų savybes (angl. emerging properties). Tai ypač svarbu norint suprasti reiškinius, vykstančius mūsų organizme, kur dažnai tūkstančiai skirtingų cheminių junginių egzistuoja mišinyje, fiziškai neatskirti vienas nuo kito. Tai reiškia, kad kiekvieno iš komponentų koncentracija yra netiesinė kitų komponentų koncentracijų funkcija. Tokiame mišinyje molekulės konkuruoja tarpusavyje dėl „maisto“, t. y. mažamolekulinių fragmentų, iš kurių jos sudarytos, ir esant tam tikroms sąlygoms vieni junginiai pradeda vyrauti, tuo metu kitų koncentracija smarkiai sumažėja.

Paveikus tokius mišinius tam tikru išoriniu stimulu, dažnai stebime naujos pusiausvyros susidarymą. Panašių reiškinių tyrimas yra itin svarbus stengiantis nors kiek suprasti tokias sudėtingas mokslines mįsles kaip gyvybės atsiradimas ar smegenų veikimas. Kitas svarbus uždavinys – priversti molekules sudaryti agregatus, kurie turėtų perteklinės energijos, t. y. būtų toli nuo termodinaminės pusiausvyros, kaip daugelis procesų organizme. Ta perteklinė energija gali būti vėliau panaudojama naudingam darbui atlikti. Labai svarbi ir intensyviai tyrinėjama sritis yra molekulinės mašinos. Kelių nanometrų dydžio molekuliniai agregatai, gebantys keisti juos sudarančių komponentų tarpusavio padėtį ir manipuliuoti molekulėmis, galėtų sukelti revoliuciją nanomoksle. Visose šiose srityse jau žengti pirmieji žingsniai, tačiau tikrasis proveržis, matyt, įvyks dar ne taip greitai.

Su grupe mokslininkų  žurnale „Chemistry – A European Journal“ išspausdinote publikaciją, kurioje aprašėte keturnario heterociklo – 1,2-oksazetidino žiedo, turinčio azoto ir deguonies atomus, atvėrimo reakciją. Kokios praktinės naudos teikia tokie tyrimai?

Šiame darbe mes aprašėme ligšiol mažai tyrinėto ir praktiniu požiūriu laikyto neįdomiu ir nenaudingu junginiu oksazetidino chemines savybes. Parodėme, kad molekulėje esantis deguonies atomas labai lengvai reaguoja su neigiamą krūvį turinčiais junginiais, priešingai nei didžioji dalis kitų funkcinių grupių, turinčių deguonies atomą. Šių reakcijų metu atsidaro įtemptas ir todėl labai reaktingas keturnaris žiedas ir tuo pačiu metu išlaisvinama nauja, šį kartą azoto atomą turinti grupė.

Pasinaudojant tokiu reaktingumu galima viena ar keliomis stadijomis suformuoti naujas heterociklines sistemas, o tai ir lemia šio junginio praktinę vertę. Pabrėžtina tai, kad šių reakcijų metu gaunami heterocikliniai junginiai yra svarbūs struktūriniai elementai, aptinkami daugelyje biologiškai aktyvių junginių. Pasinaudodami mūsų aprašytais junginiais, kiti tyrėjai, dirbantys farmacinės chemijos srityje, galėtų tam tikrais atvejais palengvinti reikiamų junginių sintezę, ypač jei greitai reikalingi nedideli kiekiai serijos junginių, turinčių tą patį heterociklinį fragmentą.

Mūsų grupei oksazetidino chemija pasirodė įdomi labiau teoriniu aspektu, nagrinėjant jo cheminį reaktingumą. Įdomu, kad praėjus kelioms savaitėms po straipsnio pasirodymo mokslininkų grupė iš Šveicarijos paskelbė publikaciją, kur labai didelė oksazetidino žiedo įtemptis yra elegantiškai panaudojama chemiškai sujungti dvi dideles baltymų molekules tarpusavyje.