Fabricando moléculas

El Premio Nobel de Química a los científicos Sharpless, Meldal y Berlozzi, articula un completo sistema para la síntesis molecular, dado que, por un lado, se refiere la propuesta funcionalista de la Química y la propuesta de la química clic y, finalmente, el uso de esta tecnología para investigaciones relevantes como lo es la cartografía celular, que se ha dado en denominar reacciones bioortogonales. Los tres tienen en común que su trabajo ha seguido la dirección de aportar métodos simples, elegantes, rápidos, para lograr la construcción artificial de moléculas complejas, propias de los sistemas vivos, entre otros, de forma directa, sin requerir procesos químicos laboriosos en los que los pasos intermedios no solo son numerosos, sino que generan productos intermedios que hay que eliminar y, al final, la eficiencia es baja. Digamos, con propiedad, que las aportaciones de estos tres científicos han propiciado la funcionalidad.

La denominada química clic hace referencia al proceso de síntesis de moléculas complejas, tipo drogas, de una forma nueva, fácil de llevar a cabo y que emplea solamente reactivos disponibles y sin verse afectadas por el oxígeno y el agua. Consiste en incorporar dos compuestos químicos diseñados para combinarse entre sí que, al ponerlos en contacto en el medio adecuado (deseablemente agua), hacen clic, como cuando se traba el cinturón del automóvil en su presilla o unimos dos piezas de Lego. Ventajas adicionales radican en que se prescinde de la fase de purificación, tan usual en los procesos de síntesis química convencional, y soslaya los frecuentes procesos cromatográficos para la separación. Se emplean aproximaciones modulares y las aplicaciones son muchas, en especial en el campo de la química combinatoria, la investigación en el ámbito del ADN o en el descubrimiento de drogas o productos farmacéuticos. Un ejemplo muy significativo es la reacción de formación de triazoles mediante cicloadición de alquinos con azidas, que contienen grupos funcionales muy inertes, con mucho interés para las moléculas biológicas y entornos acuosos y se prestan a los procesos de síntesis guiada en la que los reactantes son casi imposible de oxidar o reducir. La química clic ha hecho aportaciones significativas en la química de polímeros, la biología química y ha contribuido al descubrimiento de fármacos de interés.

Se trata de no complicar los procesos y trabajar de forma simple y directa para obtener moléculas funcionales, entidades moleculares complejas que se pretenden obtener desde hace mucho tiempo, pero que los procesos eran o muy caros o costaban mucho tiempo o ambos. Mecanismos apropiados para sintetizar nuevos materiales. Las utilidades de estos nuevos materiales incluyen posteriores modificaciones como introducción de sustancias que conduzcan la electricidad o que capten la luz solar o que exhiban propiedades antibacterianas o protectores de la radiación ultravioleta o cualquier otra propiedad de interés. Solamente hay que añadir una azida a los materiales originales, como plásticos o fibras para que sea posible lo relatado. También pueden desarrollarse reacciones clic que operen en organismos vivos, como ha desarrollado Carolyn Bertozzi, con la versión de reacciones bioortogonales, que no alteran los procesos químicos de la célula y permiten cartografiar las células y registrar su funcionamiento. El cambio cualitativo debido a Bertozzi es que el tubo de ensayo es la propia célula y ahí aplicó la química clic. Todo un alarde de audacia. Estudia y pretende comprender cómo se desarrollan los procesos tumorales, la inflamación o las infecciones. ¡Ni más ni menos! Alarde de audacia.

Para entenderlo, piense en cómo funciona Lego. Algunas piezas tienen protuberancias y otras tienen agujeros. Al juntarlas y presionarlas hacen clic para unirse. Los compuestos orgánicos que incluyen grupos azida y alquinos tenían la dificultad de requerir como catalizador al cobre, que en cantidad es tóxico para los sistemas vivos e interfiere en el metabolismo. Bertozzi consiguió en 2004 un método para reacciones click sin requerir al cobre y, de esta forma, no interferir las funciones celulares. Consiguió unir a la superficie celular, a unas moléculas que se llaman glicanos, unos compuestos fluorescentes. De esta manera se pueden rastrear estas moléculas que se piensa que protegen los tumores del sistema inmunológico. Si se bloquean, se pueden crear nuevos fármacos para desarrollar anticuerpos selectivos que apunten a distintos tumores. Química dentro del cuerpo humano, con procedimientos que no afectan al metabolismo celular y garantizando que los medicamentos alcanzan el sitio donde deben ir a parar. Una Química, eficaz, eficiente y sostenible donde las haya. ¡Fantástico!