Los investigadores utilizan químico “ayudantes” llamados ligandos para ceder excepcionalmente preciso reacciones químicas.
Los científicos y las empresas farmacéuticas llevan mucho tiempo buscando alcanzar un nivel de precisión que les permita crear medicamentos y materiales complejos con extrema precisión. Si se logra, esa precisión podría conducir al desarrollo de tratamientos farmacológicos más eficaces.
Los cristales de indolina obtenidos en la reacción modelo de Paladine se muestran dentro de un tubo de ensayo. Las indolinas son estructuras que aparecen en muchos productos naturales y farmacéuticos y se han utilizado ampliamente en la producción de medicamentos contra el cáncer. Crédito de la imagen: foto de la Universidad de Rochester / J. Adam Fenster
Ahora, los científicos del Universidad de Rochester—dirigido por Shauna Paradinaprofesor asistente en la Departamento de Química— han desarrollado un método innovador para producir productos mediante el uso de un «ayudante» químico para guiar las reacciones de una manera extremadamente precisa. La investigación, publicada en Comunicaciones de la naturalezaabre la puerta a un desarrollo de fármacos más eficiente y al mismo tiempo proporciona avances fundamentales en la creación de nuevos materiales.
Superar el sesgo molecular
En las reacciones químicas, a menudo hay múltiples formas en que dos moléculas pueden unirse. Sin embargo, es un desafío para los científicos controlar exactamente cómo ocurren estas interacciones. A veces, las moléculas tienen un sesgo (conocido como sesgo de sustrato) en la forma en que interactúan, prefiriendo reaccionar o combinarse de una manera específica.
«Si puede superar ese sesgo, tendrá la capacidad de acceder a configuraciones de las moléculas de su producto a las que de otro modo no podría acceder», dice Paradine.
¿Qué es un ligando?
Un ligando es un átomo, ion o molécula que se une a un átomo o ion metálico central. La naturaleza de los ligandos y el átomo metálico central pueden influir en las propiedades y la reactividad del complejo resultante.
Paradine y su equipo descubrieron un método para superar el sesgo del sustrato utilizando un ligando, lo que hace que la reacción sea más precisa. En concreto, el ligando fue capaz de cambiar la dirección en la que reaccionan las moléculas, sin alterar ninguna otra parte del proceso químico.
El equipo probó muchos ligandos a base de fósforo, que se utilizan comúnmente para reacciones que involucran paladio metálico. Sólo uno de ellos pudo cambiar la selectividad de la reacción.
«Era muy parecido a sacar una aguja de un pajar», dice Paradine.
Transformación de la química de ligandos y descubrimiento de fármacos
Aunque los investigadores utilizaron un ligando específico en una reacción particular en este estudio, aplicaron los datos para crear un modelo predictivo para comprender la selectividad que observaban en las reacciones. El modelo ayuda a determinar cómo los diferentes ligandos afectan una reacción, allanando el camino para utilizar un enfoque centrado en ligandos en otros tipos de reacciones químicas.
La investigación tiene implicaciones importantes en el descubrimiento y desarrollo de fármacos.
«Los productos que fabricamos contienen estructuras centrales que a menudo se encuentran en moléculas biológicamente activas», dice Paradine. «En el descubrimiento de fármacos, es realmente importante poder ajustar con precisión una molécula para optimizar sus diversas propiedades».
En la investigación farmacéutica, alterar y optimizar las propiedades de una molécula normalmente requiere una cantidad compleja de trabajo. Simplemente cambiando un ligando, los científicos ahora pueden obtener diferentes configuraciones de una molécula a partir de la misma reacción.
«Este enfoque nos permite crear rápida y selectivamente moléculas complejas y útiles, lo que nos brinda más opciones para explorar en el espacio químico», dice Paradine.
Fuente: Universidad de Rochester
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