Investigadores de la Universidad de Indiana y de la Universidad de Wuhan en China han presentado un proceso químico innovador que podría revolucionar el desarrollo de compuestos farmacéuticos. Este estudio, publicado en la revista Chem, describe una reacción impulsada por luz que produce de manera eficiente tetrahidroisoquinolinas, un grupo de compuestos químicos fundamentales en la química medicinal.
Las tetrahidroisoquinolinas son la base de tratamientos para enfermedades como el Parkinson, el cáncer y trastornos cardiovasculares. Estos compuestos se encuentran comúnmente en medicamentos como analgésicos y fármacos para la presión arterial, así como en fuentes naturales como ciertas plantas y organismos marinos.
Tradicionalmente, los químicos han empleado métodos bien establecidos pero limitados para sintetizar estas moléculas. La nueva investigación, coautorizada por Kevin Brown, profesor de química en la Universidad de Indiana, y los profesores Xiaotian Qi, Wang Wang y Bodi Zhao de la Universidad de Wuhan, presenta un enfoque fundamentalmente diferente.
La luz como herramienta química
En lugar de utilizar reacciones químicas tradicionales, los científicos aprovechan la luz para desencadenar un proceso denominado transferencia de energía fotoinducida. En este proceso, la luz inicia una reacción controlada entre sulfoniliminas (un tipo de compuesto químico) y alquenos (otro tipo de compuesto), lo que conduce a la creación de tetrahidroisoquinolinas, un tipo de molécula compleja. Este método permite el desarrollo de nuevos patrones estructurales en las moléculas, los cuales eran difíciles o imposibles de crear con otros métodos, ofreciendo una forma más eficiente de producir moléculas complejas.
Según el profesor Brown, «la clave de esta innovación es el uso de un catalizador activado por luz, una molécula especial que acelera la reacción sin consumirse en el proceso». A diferencia de los métodos tradicionales que requieren altas temperaturas o ácidos fuertes—como intentar cocinar con un soplete en lugar de una estufa—, este nuevo proceso utiliza moléculas que responden a la luz y puede eludir el calentamiento mediante el acceso a nuevos estados energéticos. Esto hace que la reacción sea más limpia, eficiente y menos propensa a generar subproductos indeseados.
Los investigadores también han descubierto que pequeños cambios en la ubicación de los electrones dentro de los materiales iniciales pueden tener un gran impacto en el desarrollo de la reacción, similar a si estos electrones fueran piezas de un rompecabezas que necesitan encajar correctamente. Al modificar las formas de estas piezas, los científicos se aseguraron de que solo se formara el producto deseado, lo que hace que el proceso sea altamente selectivo. Esto es crucial para la fabricación de medicamentos, donde incluso un pequeño error en la estructura de una molécula puede convertir un medicamento útil en algo ineficaz o incluso perjudicial.
La capacidad de crear una gama más amplia de moléculas basadas en tetrahidroisoquinolinas significa que los químicos medicinales pueden ahora explorar nuevos candidatos a fármacos para tratar enfermedades como el Parkinson, ciertos tipos de cáncer y condiciones cardíacas. Actualmente, algunas enfermedades tienen opciones de tratamiento muy limitadas, y este método podría ayudar a los científicos a descubrir nuevos y mejores medicamentos más rápidamente.
Más allá de la farmacéutica, esta investigación también podría impactar en otras industrias que dependen de productos químicos finos. En agricultura, por ejemplo, reacciones químicas similares podrían utilizarse para desarrollar pesticidas o fertilizantes más efectivos. En la ciencia de materiales, podría ayudar a crear nuevos materiales sintéticos con propiedades específicas, como mayor durabilidad y resistencia al calor, para las industrias aeroespacial, automotriz, electrónica y médica.
Los investigadores planean ajustar las condiciones de reacción, lo que significa que experimentarán con diferentes ingredientes y configuraciones para mejorar aún más el proceso. También buscan determinar si este método puede aplicarse a otros tipos de moléculas, ampliando así su utilidad. Además, esperan asociarse con empresas farmacéuticas para probar si esta técnica puede utilizarse para producir medicamentos, lo que podría llevar a nuevos descubrimientos de fármacos que marquen la diferencia en la vida de las personas.
Como señala el profesor Brown, «este enfoque proporciona a los químicos una nueva herramienta poderosa». La expansión del campo de la fotociencia podría redefinir la forma en que se fabrican los medicamentos y productos químicos esenciales, allanando el camino para métodos de producción más rápidos, limpios y eficientes.
