Muchos medicamentos son moléculas retorcidas con dos versiones de imágenes especulares, pero el cuerpo usa solo una. Inspirado por bacterias fotosintéticas, un equipo de la Universidad de Michigan construyó un catalizador que guía las reacciones químicas hacia la versión correcta de las moléculas retorcidas. Podría conducira una producción más eficiente de algunos medicamentos.
El rizo en las moléculas del fármaco, una propiedad que se conoce como quiralidad, les ayuda a interactuar con moléculas curvadas de manera similar en las células humanas. La molécula con la curva opuesta está inactiva o, en el peor de los casos, puede ser muy tóxica. Sin embargo, los procesos químicos generalmenteDanos ambas versiones de moléculas quirales, o enantiómeros, en cantidades iguales.
"Los catalizadores quirales de hoy se han optimizado para trabajar en líquidos que son caros y perjudiciales para el medio ambiente. Estos catalizadores pueden producir enantiómeros izquierdos o derechos casi exclusivamente, pero cuando queremos transportar reacciones en el agua, se destruyen", dijo NicholasKotov, el profesor de ingeniería Joseph B. y Florence V. Cejka, que dirigió el equipo que diseñó y probó el nuevo catalizador.
Sería más barato y más seguro realizar reacciones en el agua. Los catalizadores desarrollados por el equipo de Kotov pueden hacer esto. Son conjuntos de nanopartículas minerales, hechas principalmente de óxido de zinc. Imitan órganos a nanoescala en bacterias, y son al menos 10veces mejor al seleccionar una versión particular de una molécula quiral que los catalizadores anteriores de este tipo.
"Nuestra selectividad quiral es consistentemente superior al 20% mientras que las reacciones anteriores de tipo similar apenas superaron el 1%", dijo Kotov. "El veinte por ciento puede no parecer mucho, pero ya es tecnológicamente valioso porque reduce sustancialmente el costo deproducto previsto "
Por ejemplo, algunos medicamentos, que actualmente contienen cantidades iguales de los enantiómeros activos e inactivos, podrían producirse de manera más eficiente con estos catalizadores.
"El ahorro de costos ya es posible porque los catalizadores son económicos, estables y reutilizables. Reemplazar solventes orgánicos con agua también hace una gran diferencia tanto para la economía como para el medio ambiente".
Así es como funcionan los catalizadores: los espacios entre las nanopartículas quirales dentro de la "suprapartícula" de 0.0001 milímetros están retorcidos, por lo que prefieren alojar moléculas con una curva similar. Las nanopartículas captan la luz y la transforman en cargas eléctricas, que sonpasó a las moléculas en los huecos.
Las moléculas usan la energía para formar un nuevo enlace. Las moléculas con los giros correctos pasan más tiempo dentro de la suprapartícula, por lo que terminan produciendo más productos retorcidos.
El equipo está explorando cómo mejorar aún más la selectividad quiral, tal vez utilizando luz retorcida.
El estudio se publica en la revista Nature Communications. Fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU., La Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, la Oficina de Investigación Científica del Departamento de Defensa y la Fuerza Aérea.
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Materiales proporcionados por Universidad de Michigan . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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