Premio Nobel de Química para los padres de la ‘química click’ o el Lego molecular con el que se puede construir «casi cualquier cosa»
El dicho “la naturaleza es sabia” se cumple en el descubrimiento científico que ganó el Premio Nobel de Química de este año. Porque el galardonado Barry picante Y Morten Meldal sentaron las bases de lo que se conoce como «química de clics», que permite «simplemente explicar» «pegar» otras más complejas a partir de bloques de construcción moleculares simples. Una técnica fundamental para la producción de materiales con propiedades deseadas (por ejemplo, eléctricamente conductor o con propiedades antibacterianas) y para la investigación de laboratorio. Comparte el precio Carolina Bertozziquien llevó la técnica a un nuevo nivel: comenzó a mapear células vivas, aunque sus descubrimientos continuaron y su equipo desarrolló un fármaco que podría prevenir la propagación de Cáncer.
En general, las moléculas tienen una estructura de átomos de carbono enlazados. La naturaleza ha ideado métodos para hacerlos, pero para los químicos era mucho más complejo. Esto se debe a que los átomos de carbono en diferentes moléculas a menudo carecen del impulso químico para unirse entre sí, por lo que deben activarse artificialmente. Dales un «empuje». Este impulso a menudo conduce a reacciones secundarias indeseables, lo que resulta en material residual que debe eliminarse antes del siguiente paso, lo que a menudo genera un costoso desperdicio de material.
En lugar de intentar que los átomos de carbono reacios reaccionaran entre sí, Barry Sharpless ideó una ruta alternativa: imitar la naturaleza, usar moléculas más pequeñas que ya tenían una estructura de carbono completa y luego conectarlas más fácilmente controlando los átomos de nitrógeno o los átomos de oxígeno. «Es un lego molecular -Explicado en la rueda de prensa del anuncio del premio Olof Ramström, profesor de química y miembro del comité – Lo bueno es que este descubrimiento se puede utilizar para casi cualquier cosa, desde fármacos, polímeros, geles… Incluso se pueden construir estructuras complicadas que lleven fármacos al cuerpo humano. Puedes hacer casi cualquier cosa».
Sharples llamó a este método «química de clics» porque, al igual que en los juegos de construcción, puede unir fácilmente pequeños bloques para crear elementos más complejos. En su estudio publicado en 2001 -el mismo año en que recibió su primer Premio Nobel de Química- enumeró varios criterios que deben cumplirse para que una reacción química dentro de este método sea posible y estable. Además, la reacción no debe utilizar disolventes o, en su caso, utilizar uno inocuo o fácilmente eliminable (preferiblemente agua). Esto fue solo el comienzo.
un descubrimiento inesperado
El siguiente paso estuvo en manos del químico danés Morten Meldalaunque él no lo sabía. En su laboratorio de la Universidad de Copenhague, estaba desarrollando métodos para encontrar compuestos farmacéuticos potenciales cuando se topó con algo inesperado en una reacción de rutina de un alquino con un haluro de acilo. Resultó que el alquino había reaccionado con el extremo equivocado de la molécula de haluro de acilo. En el otro extremo estaba una empresa química llamada azida. Junto con el alquino, la azida formó una estructura de anillo, un triazol.
Los triazoles son estructuras químicas muy útiles porque son muy estables. De hecho, se encuentran en muchos medicamentos, colorantes o productos agrícolas. Por su confiabilidad, son productos que los químicos intentaron hacer en sus laboratorios; Sin embargo, hasta la llegada de la química del clic, este proceso generaba muchos subproductos no deseados. Meldal se dio cuenta de que los iones de cobre habían controlado la reacción de tal manera que inicialmente solo se formó una sustancia. Incluso el haluro de acilo, que debería haberse unido al alquino, permaneció más o menos intacto en el recipiente. Por lo tanto, estaba claro para Meldal que la reacción entre la azida y el alquino era algo extraordinario. Aunque poseía gran parte de la técnica descrita por Sharpless, no la relató hasta más tarde.
Por separado, Sharpless también publicó un artículo sobre la reacción catalizada por cobre entre azidas y alquinos, mostrando que la reacción funciona en agua y es confiable. Lo describió como una reacción de clic «ideal», «la joya de la corona», según explicó la academia. La azida es como un resorte tenso, con la fuerza liberada por el ion de cobre, en un proceso seguro de «tremendo potencial» como lo describe Sharpless. Esta reacción sería como un «pegamento» para unir diferentes moléculas: si los químicos quieren unir dos moléculas diferentes, ahora pueden incorporar con relativa facilidad una azida en una molécula y un alquino en la otra, y luego unirlos con el ayuda de algunos iones hechos de cobre.
Aplicaciones también en células vivas
Esta técnica supuso una revolución que no solo permitió utilizarla en investigación y para nuevos fármacos, sino también producir materiales con propiedades específicas, como: B. conductor, efecto antibacteriano o protección contra la radiación ultravioleta. Sin embargo, hubo algo que Sharpless no predijo: Esta técnica también podría aplicarse a los seres vivos.. Fue el tercer premio Carolina Bertozzique descubrió esta aplicación.
Con gran ingenio modificó una conocida reacción que La reacción de Staudingery lo usó para unir una molécula fluorescente a la azida, que introdujo en el glicanos Células – Polisacáridos que ocurren naturalmente en la estructura de las células. Dado que la azida no ataca las células, incluso puede introducirse en los seres vivos (gracias a los llamados ‘reacciones bioortogonales‘), por lo que usó su invento para mapear células.
Más tarde refinó su técnica: dado que el cobre es tóxico para los seres vivos, encontró una manera de eliminar esta sustancia de la ecuación (gracias a la reacción de cicloadición de azida-alquino promovida por la tensión del anillo), lo que dio un enorme impulso a la investigación de su modo. de acción estas reacciones interactúan con biomoléculas en las células y para estudiar procesos de enfermedades. De hecho, Bertozzi ha desarrollado un fármaco biológico para la prevención tumores malignos se expanden. Este tratamiento se está probando actualmente en ensayos clínicos en humanos.
«El premio de química de este año intenta no complicar demasiado las cosas, sino trabajar con lo fácil y lo sencillo. Las moléculas funcionales pueden incluso construirse de manera directa”, señaló. johann acvistaPresidente del Comité Nobel de Química. Un camino directo que aún está en camino.
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