Diseñar una nueva síntesis química puede ser un proceso laborioso con una gran cantidad de trabajo pesado involucrado: mezclar productos químicos, medir temperaturas, analizar los resultados y luego comenzar de nuevo si no funciona.
Los investigadores del MIT han desarrollado un sistema de síntesis química automatizado que puede hacerse cargo de muchos de los aspectos más tediosos de la experimentación química, liberando a los químicos para que dediquen más tiempo a los aspectos más analíticos y creativos de su investigación.
"Nuestro objetivo era crear un sistema fácil de usar que permitiera a los científicos encontrar las mejores condiciones para hacer sus moléculas de interés: una plataforma de síntesis química general con la mayor flexibilidad posible", dice Timothy F. Jamison, jefe del Departamento de Química del MIT y uno de los líderes del equipo de investigación.
Este sistema podría reducir la cantidad de tiempo necesario para optimizar una nueva reacción, de semanas o meses a un solo día, dicen los investigadores. Han patentado la tecnología y esperan que sea ampliamente utilizada tanto en química académica como industrial.laboratorios.
"Cuando nos propusimos hacer esto, queríamos que fuera algo que se pudiera utilizar en general en el laboratorio y que no fuera demasiado caro", dice Klavs F. Jensen, profesor de Ingeniería Química Warren K. Lewis en el MIT, quien co-dijo el equipo de investigación. "Queríamos desarrollar tecnología que facilitara mucho a los químicos el desarrollo de nuevas reacciones".
La ex postdoctoral del MIT Anne-Catherine Bédard y la ex investigadora asociada del MIT Andrea Adamo son los autores principales del artículo, que aparece en la edición en línea del 20 de septiembre de ciencia .
Ir con la corriente
El nuevo sistema utiliza un tipo de síntesis química conocida como flujo continuo. Con este enfoque, los reactivos químicos fluyen a través de una serie de tubos y se pueden agregar nuevos químicos en diferentes puntos. También pueden ocurrir otros procesos como la separacióna medida que los productos químicos fluyen a través del sistema.
En contraste, la "química por lotes" tradicional requiere realizar cada paso por separado, y se requiere la intervención humana para mover los reactivos al siguiente paso.
Hace unos años, Jensen y Jamison desarrollaron un sistema de flujo continuo que puede producir rápidamente productos farmacéuticos bajo demanda. Luego, dirigieron su atención a sistemas de menor escala que podrían usarse en laboratorios de investigación, con la esperanza de eliminar gran parte del manual repetitivoexperimentación necesaria para desarrollar un nuevo proceso para sintetizar una molécula en particular.
Para lograr eso, el equipo diseñó un sistema plug-and-play con varios módulos diferentes que se pueden combinar para realizar diferentes tipos de síntesis. Cada módulo tiene aproximadamente el tamaño de un teléfono celular grande y se puede conectar a un puerto,al igual que los componentes de la computadora se pueden conectar a través de puertos USB. Algunos de los módulos realizan reacciones específicas, como las catalizadas por la luz o por un catalizador sólido, mientras que otros separan los productos deseados. En el sistema actual, cinco de estos componentes se pueden conectarEn seguida.
La persona que usa la máquina elabora un plan sobre cómo sintetizar una molécula deseada y luego conecta los módulos necesarios. El usuario le dice a la máquina qué condiciones de reacción temperatura, concentración de reactivos, velocidad de flujo, etc.Comenzar con. Durante el día siguiente más o menos, la máquina utiliza un programa de optimización general para explorar diferentes condiciones y, en última instancia, para determinar qué condiciones generan el mayor rendimiento del producto deseado.
Mientras tanto, en lugar de mezclar manualmente los productos químicos y luego aislar y probar los productos, el investigador puede ir a hacer otra cosa.
"Mientras se realizan las optimizaciones, los usuarios podrían estar hablando con sus colegas sobre otras ideas, podrían estar trabajando en manuscritos o podrían estar analizando datos de ejecuciones anteriores. En otras palabras, haciendo los aspectos más humanos de la investigación", Dice Jamison.
prueba rápida
En el nuevo estudio, los investigadores crearon alrededor de 50 compuestos orgánicos diferentes y creen que la tecnología podría ayudar a los científicos a diseñar y producir más rápidamente compuestos que podrían probarse como medicamentos potenciales u otros productos útiles. Este sistema también debería facilitar las cosas paraquímicos para reproducir reacciones que otros han desarrollado, sin tener que volver a optimizar cada paso de la síntesis.
"Si tiene una máquina en la que simplemente conecta los componentes y alguien intenta hacer la misma síntesis con una máquina similar, debería poder obtener los mismos resultados", dice Jensen.
Los investigadores ahora están trabajando en una nueva versión de la tecnología que podría hacerse cargo aún más del trabajo de diseño, incluida la definición del orden y el tipo de módulos que se utilizarán.
La investigación fue financiada por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa DARPA.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Anne Trafton. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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