Luz y sonido convierten residuos de madera en moléculas para fármacos

Dentro de un reactor, ondas sonoras demasiado agudas para el oído humano hacen que se formen burbujas microscópicas que colapsan violentamente. La luz activa el catalizador. En dos estudios recientes del grupo de investigación que dirige Juan Carlos Colmenares, en el IPC PAS, esta combinación convierte un subproducto de la madera en moléculas para la investigación farmacéutica, en un solo paso químico.

La lignina es uno de los polímeros más abundantes de la naturaleza y, como subproducto de la transformación de la madera, suele quemarse sin más. La química de las moléculas para investigación farmacológica depende a menudo de materias primas fósiles, altas temperaturas, oxidantes fuertes y metales, que encarecen el proceso y complican la purificación. Aquí, las estructuras aromáticas de la lignina se convierten en bloques de construcción. La energía procede del colapso de las burbujas, que se generan localmente donde ocurre la reacción, de modo que todo el sistema no tiene que someterse a calor extremo.

Marta Paszkiewicz-Gawron y sus colaboradores transformaron el alcohol coniferílico en alcohol dehidrodiconiferílico (DHCA), un compuesto formado por la unión de dos unidades de alcohol coniferílico. En condiciones optimizadas, la reacción alcanzó una conversión del sustrato del 100 % y una selectividad hacia el DHCA del 54 %, y se mantuvo estable durante una prueba de 24 horas. El mapeo del campo acústico mostró que el ultrasonido no es solo una herramienta de mezcla: su intensidad y su distribución pueden determinar qué productos se forman. El DHCA ya se ha estudiado en trabajos preclínicos sobre la cicatrización de heridas y sobre la regulación de las células formadoras de hueso.

Behdokht Hashemi Hosseini y sus colaboradores construyeron un catalizador sin metales a partir de lignina y quitosano, un material obtenido de la quitina presente en fuentes como los caparazones de crustáceos. Con él unieron dos moléculas de acetovanillona en diapocinina, con más del 97 % de selectividad y un rendimiento del 33 %. La diapocinina es el dímero de la apocinina, un inhibidor de la enzima NADPH oxidasa, y se investiga en modelos de enfermedad para limitar las dañinas especies reactivas de oxígeno. El equipo demuestra que este tipo de enlace carbono-carbono puede formarse sin un catalizador de metales de transición.

Para los investigadores de fármacos, la ganancia sería una forma más limpia de fabricar moléculas concretas, con menos metales escasos, menos materias primas fósiles y residuos de madera o de caparazones como materia prima. El calendario está abierto: los investigadores no dan fecha para las aplicaciones y describen ambos resultados como pruebas de concepto de laboratorio, no como medicamentos terminados ni como procesos industriales. El rendimiento, el alcance molecular y el escalado industrial todavía requieren más trabajo.