Luce e suono trasformano scarti di legno in composti per la ricerca

All'interno di un reattore, onde sonore troppo acute per l'orecchio umano fanno formare e collassare violentemente microscopiche bolle. La luce attiva il catalizzatore. In due recenti studi del gruppo di ricerca guidato da Juan Carlos Colmenares, all'IPC PAS, questa combinazione trasforma uno scarto del legno in molecole per la ricerca farmaceutica, in un unico passaggio chimico.

La lignina è uno dei polimeri più abbondanti in natura e, come sottoprodotto della lavorazione del legno, di solito viene semplicemente bruciata. La chimica delle molecole per la ricerca farmacologica dipende spesso da materie prime fossili, alte temperature, forti ossidanti e metalli, che fanno salire i costi e complicano la purificazione. Qui le strutture aromatiche della lignina diventano mattoni costruttivi. L'energia proviene dal collasso delle bolle, generate localmente dove avviene la reazione, e quindi l'intero sistema non deve essere esposto a calore estremo.

Marta Paszkiewicz-Gawron e colleghi hanno trasformato l'alcol coniferilico in alcol deidrodiconiferilico (DHCA), un composto formato dall'unione di due unità di alcol coniferilico. In condizioni ottimizzate la reazione ha raggiunto una conversione del substrato del 100% e una selettività verso il DHCA del 54%, e si è mantenuta stabile durante un test di 24 ore. La mappatura del campo acustico ha mostrato che gli ultrasuoni non sono soltanto uno strumento di miscelazione: la loro intensità e distribuzione possono orientare i prodotti che si formano. Il DHCA è stato già studiato in lavori precliniche sulla cicatrizzazione delle ferite e sulla regolazione delle cellule che formano il tessuto osseo.

Behdokht Hashemi Hosseini e colleghi hanno costruito un catalizzatore privo di metalli a partire da lignina e chitosano, un materiale ottenuto dalla chitina presente in fonti come i gusci dei crostacei. Con esso hanno unito due molecole di acetovanillone in diapocinina, con una selettività superiore al 97% e una resa del 33%. La diapocinina è il dimero dell'apocinina, un inibitore dell'enzima NADPH ossidasi, ed è oggetto di studi su modelli di malattia per limitare le dannose specie reattive dell'ossigeno. Il team dimostra che questo tipo di legame carbonio-carbonio può essere formato senza un catalizzatore a base di metalli di transizione.

Per i ricercatori farmaceutici il vantaggio sarebbe un modo più pulito di produrre molecole specifiche, con meno metalli rari, meno materie prime fossili e scarti di legno o di gusci come materia prima. La tempistica resta aperta: i ricercatori non indicano una data per le applicazioni e descrivono entrambi i risultati come dimostrazioni di principio in laboratorio, non come farmaci finiti o processi industriali. Resa, portata molecolare e passaggio alla scala industriale richiedono ancora ulteriore lavoro.