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Un equipo de investigación de la Universidad de Murcia (UMU) ha desarrollado una reacción química inédita que permite modificar directamente moléculas de interés farmacológico, abriendo nuevas posibilidades para el diseño y optimización de futuros medicamentos.
La metodología, desarrollada por el grupo Fotocatálisis y Metodología Sintética, transforma ácidos carboxílicos en compuestos de boro mediante luz visible y catalizadores de hierro.
El trabajo ha sido desarrollado por Paula Visiedo-Jiménez, Quentin Ordan, Sarah-Jayne Burlingham y Francisco Juliá-Hernández, y ha sido publicado en Journal of the American Chemical Society (JACS), una de las principales revistas internacionales en el ámbito de la química. El artículo ha superado las 10.000 descargas en apenas una semana, hasta diez veces más que la media de otros trabajos de la publicación durante el mismo periodo.
La principal aportación de la investigación es la posibilidad de sustituir directamente un grupo carboxílico por uno borónico dentro de una molécula compleja.
Los compuestos de boro constituyen importantes bloques de construcción de la química orgánica y tienen especial interés en química medicinal. La introducción de un grupo borónico puede modificar propiedades de una molécula como su actividad farmacológica, estabilidad y comportamiento en el organismo, abriendo nuevas posibilidades para optimizar candidatos a medicamentos.
"Este descubrimiento proporciona una nueva herramienta de edición molecular: una forma sencilla de cambiar una parte de una molécula y explorar cómo esa modificación puede alterar sus propiedades", explica Francisco-Juliá Hernández, profesor de Química Inorgánica de la UMU.
La metodología se apoya en dos elementos especialmente relevantes desde el punto de vista de la sostenibilidad del proceso: la luz visible como fuente de energía y el hierro como catalizador.
Frente a sistemas que recurren a metales más escasos o costosos, el hierro es un elemento abundante, económico y de baja toxicidad. La utilización de luz visible permite además activar la transformación química bajo las condiciones necesarias para llevar a cabo la reacción.
La combinación de ambos elementos permite eliminar las etapas intermedias que tradicionalmente eran necesarias para realizar este tipo de transformación, haciendo que el procedimiento sea más directo y reduciendo la complejidad de la síntesis.
Una de las ventajas más relevantes de la nueva metodología es que puede utilizarse sobre estructuras moleculares complejas que ya presentan interés farmacológico.
Los investigadores han demostrado su aplicación sobre medicamentos conocidos como los antiinflamatorios oxaprozina y fenbufeno, así como sobre clorambucilo, un fármaco utilizado en tratamientos oncológicos. La metodología también puede aplicarse sobre esteroides y productos naturales.
Esto permite modificar moléculas existentes para generar nuevos derivados sin tener que abordar necesariamente una síntesis completa desde el principio. El procedimiento puede convertirse así en una herramienta para explorar de forma más rápida diferentes variantes estructurales durante las primeras fases del desarrollo farmacéutico.
El trabajo también demuestra que la metodología puede partir de recursos químicos sencillos y de bajo coste, como el ácido acético, para generar reactivos de mayor valor añadido.
Esta posibilidad resulta especialmente interesante en química medicinal, ya que los derivados obtenidos pueden utilizarse como herramientas para modificar estructuras farmacológicas y estudiar cómo determinados cambios afectan a sus propiedades.
Entre las posibles aplicaciones se encuentra la mejora de la estabilidad metabólica de los fármacos, es decir, la capacidad de evitar que el metabolismo del organismo degrade demasiado rápidamente el principio activo antes de que pueda ejercer su función.
El interés industrial de la investigación reside, por tanto, no solo en la nueva reacción química, sino en la posibilidad de simplificar una etapa crítica de la generación de candidatos farmacológicos.
La eliminación de pasos intermedios puede reducir tiempos de síntesis y facilitar la exploración de un mayor número de estructuras. Esto resulta especialmente relevante en un sector farmacéutico en el que la generación y evaluación de nuevas moléculas requiere combinar rapidez, selectividad y eficiencia en el uso de materias primas.
"En otras palabras, proporcionamos una nueva herramienta para diseñar los fármacos del futuro, facilitando la exploración de nuevas estructuras con potencial interés farmacéutico", concluye Juliá-Hernández.
El trabajo se suma además a una línea de investigación de la UMU centrada en el desarrollo de reacciones fotocatalíticas basadas en hierro. De hecho, otro trabajo del mismo entorno investigador, publicado en julio, había presentado una metodología para unir directamente determinados componentes moleculares mediante catalizadores de hierro y luz, reduciendo de semanas a horas algunos procesos de síntesis de moléculas complejas.
La nueva reacción amplía ahora esta estrategia hacia la edición directa de estructuras de interés farmacológico, consolidando el potencial de la fotocatálisis con metales abundantes como alternativa a determinadas metodologías sintéticas convencionales.
La investigación ha recibido financiación de la Agencia Estatal de Investigación y de la Fundación Séneca-Agencia de Ciencia y Tecnología de la Región de Murcia.
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