Los científicos de la Universidad Bautista de Hong Kong HKBU han desarrollado una técnica novedosa que puede producir medicamentos terapéuticos puros sin los efectos secundarios asociados.
El enfoque, que utiliza un dispositivo de fabricación de nanoestructura, puede manipular la quiralidad de las moléculas del fármaco al controlar la dirección en que se rota un sustrato dentro del dispositivo, eliminando así los posibles efectos secundarios que pueden surgir cuando las personas toman medicamentos que contienen moléculas con la quiralidad incorrecta.
Publicado en la revista científica internacional Química de la naturaleza , los resultados de la investigación allanan el camino hacia la producción en masa de medicamentos más puros, más baratos y más seguros que se pueden hacer de una manera escalable y más respetuosa con el medio ambiente.
El control de la quiralidad molecular mejora la seguridad del fármaco
Muchas moléculas químicas tienen dos configuraciones, o versiones quirales, que son imágenes especulares entre sí. Mientras comparten la misma fórmula molecular, las dos versiones quirales tienen diferentes disposiciones de sus átomos constituyentes en el espacio. Las dos versiones de las moléculas se caracterizanmediante configuraciones quirales zurdas y diestras como las manos humanas. Las moléculas con quiralidad "zurda" y "diestra" pueden tener efectos bioquímicos totalmente diferentes.
Más de la mitad de los medicamentos terapéuticos están compuestos de cantidades iguales de moléculas quirales zurdas y diestras, comúnmente conocidas como "racematos"; una puede curar enfermedades específicas, pero la otra puede tener efectos adversos. Separar y producirLas moléculas con solo la disposición quiral conocida como un enantiómero único responsable de los efectos terapéuticos pueden ayudar a producir medicamentos con mayor seguridad y eficacia.
control a escala macro de la quiralidad molecular
En general, las moléculas tienen un tamaño extremadamente pequeño que oscila entre una millonésima y una centésima milésima del diámetro de un cabello humano. Por lo tanto, es extremadamente difícil producir selectivamente una de las dos versiones de moléculas quirales usando "macroescala"control es decir, la escala dimensional que se puede ver a simple vista y operada a mano. Para producir fármacos con un solo enantiómero, los químicos han utilizado abrumadoramente moléculas llamadas "ligandos quirales" para controlar eficazmente la quiralidad molecular de los fármacos en el laboratorio o la industria.a escala molecular, un proceso llamado síntesis asimétrica. Sin embargo, las tecnologías existentes para la producción de fármacos con enantiómeros individuales están compuestas por procedimientos complicados, que son caros y perjudiciales para el medio ambiente.
El Dr. Jeffery Huang Zhifeng, profesor asociado del Departamento de Física de HKBU, y su equipo de investigación idearon un enfoque novedoso para manipular la quiralidad molecular a través del control a escala macro en colaboración con la Universidad de Sichuan, la Universidad de Medicina de Guangxi y la Universidad de Ciencias del Sur yTecnología: implica la mediación de la manipulación con nanoestructuras metálicas helicoidales es decir, nanohelices metálicos que tienen la forma de un resorte helicoidal y tienen un tamaño característico de una milésima parte del diámetro de un cabello humano.
La dirección de rotación determina la quiralidad molecular
El equipo de investigación fabricó los nanohelices metálicos utilizando una técnica de nanofabricación llamada deposición de ángulo de mira GLAD. La plata y el cobre se depositaron sobre un sustrato de soporte que se rotó en sentido horario y antihorario para fabricar los nanohelices metálicos derecho y izquierdo, respectivamente.
El equipo de investigación luego usó la luz ultravioleta para inducir una reacción química. Esto causó que las moléculas de ácido 2-antracenocarboxílico AC que se adsorben en los nanohélices metálicas experimenten la reacción química y formen productos moleculares quirales, que son similares a algunos medicamentos quirales.El AC se adhirió a la superficie de los nanohelices metálicos diestros y se expuso a la luz ultravioleta, produciendo preferentemente productos moleculares quirales "diestros". De la misma manera, cuando el AC se adsorbió en la superficie de los nanohelices metálicos izquierdosy expuesto a la luz ultravioleta, produce preferentemente productos moleculares quirales "zurdos". En otras palabras, la quiralidad del producto molecular puede determinarse de manera confiable por la quiralidad de los nanohélices metálicos, que se controla mediante la dirección de rotación del sustrato.
La investigación demuestra que controlar la dirección de rotación del sustrato a nivel macroscópico puede manipular convenientemente la quiralidad molecular. Esta es una aplicación sin precedentes del método de macroescala a través del control de la dirección de rotación de un soporte de sustrato de 4 pulgadas paramanipular la quiralidad a escala molecular productos moleculares quirales en el rango de una milmillonésima parte de un metro.
enfoque verde para reducir los efectos secundarios de los medicamentos
"Nuestro éxito en la manipulación de la quiralidad molecular a través de la ingeniería macroscópica permite la síntesis conveniente de medicamentos en forma de enantiómero único con solo la mano izquierda o derecha. Por lo tanto, ayudará a eliminar los efectos secundarios adversos, a veces fatales, de muchosmedicamentos terapéuticos ", dijo el Dr. Huang.
El uso de ligandos quirales en el método convencional de síntesis asimétrica es inevitable, y puede causar que la contaminación ingrese al medio ambiente. Por el contrario, en este enfoque novedoso, los nanohelices metálicos se pueden usar repetidamente para producir fármacos de enantiómero único sin el usode ligandos quirales. Como resultado, allana el camino hacia la producción en masa de medicamentos terapéuticos asequibles que se hacen de manera escalable con materiales reciclables.
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Materiales proporcionado por Universidad Bautista de Hong Kong . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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