BME Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar

2023 decemberében a Természettudományi Kutatóközpontban rendezték meg az ünnepi ceremóniát, amelyen Poppe László, a BME Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar (BME VBK) Szerves Kémia és Technológia Tanszék egyetemi tanára, a BME BioOrganikus Kémiai Kutatócsoport vezetője vette át a Zemplén Géza-fődíjat (a díjra felterjesztette: Hegedűs László, habilitált egyetemi docens a BME VBK Szerves Kémia és Technológia Tanszék tanszékvezetője), míg Kupai József, a tanszék egyetemi docense 

 

 

A 2023-as elismeréseket az ünnepi ceremónián Perczel András Széchenyi-díjas szerkezeti kémikus és biokémikus, valamint Keserű György Miklós szintén Széchenyi-díjas vegyészmérnök, akadémikus, a BME VBK Szerves Kémia és Technológia Tanszék egyetemi tanára nyújtották át.

Az ünnepi ceremónia részeként mindkét díjazott szakmai előadást is tartott a személyesen megjelent és a díjátadót online követő közönségnek.

Poppe László előadásának címe: „Barangolások a biokatalízis földjén”

Kupai József előadásának címe: „Organokatalizátorok fenntartható alkalmazása”

A Zemplén Géza-díjat a kimagasló hazai szintetikus szerves kémiai kutatások elismerésére hozták létre. A díj alapításáról 1983-ban, a névadó Zemplén Géza műegyetemi oktató-kutató vegyész születésének századik évfordulóján határoztak. A szakmai kitüntetésnek két fokozata van: a fődíj, valamint a díj, melynél a korhatár a 45. életév. Az elismeréseket minden évben egy alkalommal nyújtják át, az odaítéléséről ajánlások alapján az MTA Szerves és Biomolekuláris Kémiai Tudományos Bizottsága dönt. Az eddigi díjazottak évekre bontott névsora a Magyar Tudományos Akadémia (MTA) honlapján érhető el.

 

 

Az elismert műegyetemi kutató a díjátadón tartott előadásában Zemplén Géza 1915-ben megjelent „Az enzimek és gyakorlati alkalmazásuk” című könyvéből idézett – amelynek egyik példányát nagy örömére ő maga is birtokolja. „Kevés fejezete van a chemianak, amely a legutolsó néhány év alatt olyan nagyot haladt volna, mint éppen az enzimeké. Éppen ezért, a vegyész lépten-nyomon érzi, hogy a megismerésük és a velük való bánás manapság már nélkülözhetetlen. Tekintve azt, hogy az enzimek irodalma igen tekintélyes, … nagyon sokan nem is érnek reá vagy pedig félnek tőle, hogy az enzimek irodalmának útvesztőibe tévedjenek.”

Poppe László szakmai prezentációjában a természet katalizátorai, az enzimek felhasználásával kapcsolatos, a kémiai célmolekulák előállítása terén a kollégáival közösen elért eredményeket mutatta be. Kifejtette, hogy a kutatócsoportjában vizsgált, „biokatalízis” néven emlegetett terület olyan nagyjelentőségű témákkal függ össze, mint a sztereokémia (a kis szerves molekulás térszerkezeti viszonyainak vizsgálata), a gyógyszer- és a finomvegyszer hatóanyagok előállítása, illetve ezek vizsgálataihoz szükséges analitikai kémia módszerek, beleértve akár a felhasznált enzimek röntgenkrisztallográfiai módszerekkel megvalósított szerkezetmeghatározását, a biokatalizátorokként felhasznált rendszerekkel kapcsolatos biotechnológiai alkalmazások, fejlesztések (enzimelőállítás, enzimrögzítés, enzimek biokémiai, szerkezeti és mechanizmusvizsgálata, valamint továbbfejlesztése, módosítása). A felhasználási módszerek fejlesztéséhez tartoznak olyan vegyész és biomérnöki technológia fejlesztések is, mint új nanobiokatalizátorok (nanoszálak, nanorészecskék előnyös tulajdonságainak felhasználásával) és az új biokatalizátorok felhasználhatóságát javító reaktorrendszerek (pl. folyamatos áramlásos kémiai és biotranszformációk kivitelezésére alkalmas új reaktorok, mint például a mágneses nanorészecskék felhasználásán alapuló mikroreaktor-rendszerek).

Az aktuális kutatások kapcsán kitért arra, hogy napjainkban a biokatalizátorok hatékonyságnövelésének soha nem látott ütemű fejlődése zajlik akadémiai berkekben, a kutatólaborokban és az ipari alkalmazásokban is. A gyors ütemű fejlődés elsősorban a modern kémiai, biotechnológiai (génmérnökségi) és informatikai (bioinformatika, számítógépes modellezési módszerek) fejlesztések szinergiájának is köszönhető. A kutatott és kifejlesztett környezetbarát módszerek nagymértékben hozzájárulnak a kémiai folyamatok fenntarthatóságának és hatékonyságának növeléséhez is. Poppe László és kutatótársai szorosan együttműködnek piaci szereplőkkel is: a Richter Gedeon Gyógyszergyárral közösen a közelmúltban szabadalmi oltalmi igényt nyújtottak be egy olyan transzamináz enzim-alapú biokatalitikus eljárás védelmére, amely a cég egyik vezető hatóanyaga előállításának hatékonyságnövelésére alkalmazható.

A kutatócsoport januárban egy magyar-szlovén SNN OTKA együttműködés keretében a Ljubljanai Egyetem szakembereivel vágott bele közös vizsgálatokba az áramlásos biokatalízis témakörben. Emellett a kolozsvári Babes-Bolyai Egyetem Biokatalízis Kutatócsoportjával kooperációban enzimrögzítési módszerek fejlesztésére vállalkoznak.

 

***

 

„Komoly szakmai elismerés a Zemplén Géza-díj, amelynek nagyon örültem. Nagyon hálás vagyok Huszthy Péter akadémikusnak a felterjesztésért. Azért is jelent sokat számomra ez az elismerés, mert névadója, Zemplén Géza alapította a tanszéket is, ahol dolgozok. Személyes kötődésű élményem, hogy egy egyetemi könyvtárselejtezés során sikerült megszereznem Zemplén Géza szerves kémia könyvét, ami azóta is nagy kincs számomra” – osztotta meg gondolatairól Kupai József, a Zemplén Géza-díj idei nyertese, aki 2023-ban még egy további kitüntetésben is részesült: Mestertanári aranyérmet kapott, amelyre az oktatási tevékenysége eddigi legnagyobb elismeréseként tekint. „Pozitív visszajelzést kaptam mind az oktatói, mind pedig a kutatói munkámról, ami motivációt ad a mindennapi nehézségek legyőzéséhez. Hozzá kell tennem, hogy a kutatói elismerések mindig egy csoportnak szólnak, és nem csak egy személynek. A díjátadón tartott előadásomon a doktoránsaimat, a korábbi végzett hallgatóimat és a közösen elért eredményeket is képviseltem. A Zemplén Géza-díjat valójában a csoportom érdemelte ki, és nagyon hálás vagyok nekik. Ami még inkább különlegessé tette számomra a díjátadót, hogy pont egy nappal előtte volt a habilitációs védésem, amely az oktatói-kutatói pályafutásom eddigi legnagyobb kihívása volt. A sikeres teljesítés után megkönnyebbülve, a díjátadón egyfajta jutalomként foglalhattam össze kicsit más aspektusból a pályafutásom legfontosabb eredményeit.”

Kupai József előadásában az organokatalizátorok előállítása, alkalmazási és visszaforgatási lehetőségei terén elért eredményeit foglalta össze. Az organokatalizátorok kisméretű, a reakciócentrumban fématomot nem tartalmazó szerves katalizátor molekulák. A műegyetemi kutató témájának aktualitását mutatja, hogy 2021-ben a kémiai Nobel-díjat az aszimmetrikus organokatalízis kifejlesztéséért ítélték oda.

Kupai József az elmúlt 10 éven e tématerületet vette górcső alá. Kutatási projektjeinek kiindulópontja az volt, hogy az organokatalizátorok előállítása gyakran hosszú és költséges folyamat, ezért a fenntartható organokatalitikus átalakítások során a katalizátorok szerkezetének optimalizálása, valamint alkalmazás utáni visszanyerése és újrafelhasználása különösen indokolt. Előadásában több katalizátor visszaforgatási módszert is bemutatott, különös tekintettel azok hatékonyságára.

A díjazott műegyetemi szakember és kutatócsoportja az organokatalizátorok sztereoszelektív szintézisekben történő fenntartható alkalmazásán túl célul tűzte ki bázikus organokatalizátorok felhasználását és visszaforgatását egy zöld kémiai szempontból is jelentős, glikolízissel járó reakcióban. Napjainkban a globális műanyagtermelés exponenciális növekedése miatt egyre nagyobb szükség van fenntartható műanyag-újrahasznosítási módszerek kifejlesztésére. Ilyen fenntartható módszer lehet a műanyagok kémiai újrahasznosítása, mely során építőelemeire bontják a polimert, így újra megvalósítható a jó minőségű, tiszta műanyag előállítása. Akadémiai területen már alkalmaznak jó hatékonyságú bázikus és savas karakterű organokatalizátorokat, azonban ezek hatékony visszaforgatása még nem megoldott, ezért szükség van jól visszaforgatható katalizátorok kifejlesztésére, hogy az iparban is elterjedjen e módszer. A legjelentősebb műanyagok közül a poli(etilén-tereftalát)-ból (PET) képződik a legnagyobb arányban hulladék. Kupai József és kutatócsoportja egy olyan módszert dolgozott ki, amely során visszaforgatható szilárd hordozóhoz rögzített bázikus organokatalizátorokkal megvalósítható a PET kémiai újrahasznosítása. A kidolgozott műanyag-újrahasznosítási módszer a széleskörű optimalizálás miatt környezetvédelmi és gazdaságossági szempontból különösen előnyös lehet.

Kupai József több olyan kutatási témán is dolgozik társaival, amelyekben a fenntartható kémiai átalakításokat célozzák meg. Az egyik a már említett PET bontásával kapcsolatos vizsgálatok. Elektrokatalitikus rendszerek segítségével szelektíven alakítanak át biomasszaalapú kiindulóanyagokat a vegyipar számára fontos intermedierekké, ugyanis az elektrokémiai rendszerek képesek környezetbarát alternatívát nyújtani az érzékeny anyagok oxidációjára. Másik előnyük, hogy az elektrokémiai reakciók szelektivitása finoman hangolható. Továbbá, amennyiben megújuló energiaforrást és újrahasznosítható katalizátor/elektrolit rendszert használnak a kutatók, úgy fenntartható szerves elektrokémiai módszereket is megvalósíthatnak. További kutatásokban ún. alternatív oldószereket, köztük a metilszezamolban rejlő lehetőségeket vizsgálják, ami ígéretes alternatív oldószere lehet a különböző, gyógyszeriparilag is releváns szerves szintéziseknek. Legújabb témájuk pedig a zöldkémiai eljárások közé sorolható fotokatalitikus reakciók: a kutatók egy olyan fotoreaktor-rendszert szeretnének fejleszteni, amely termosztálható, nagy fényintenzitással bír, továbbá párhuzamos reakciókat, illetve áramlásos kémiai eljárásokat is lehetővé tesz.