Síntesis ecológica de nuevos fármacos

Contribuir a conseguir tratamientos farmacológicos más asequibles y con menos impacto medio ambiental. Este es el objetivo fundamental de la investigación que actualmente llevan a cabo Francisco G. Cirujano e Ignacio Luz, antiguos compañeros de doctorado en el Instituto de Tecnología Química (ITQ), centro mixto de la Universitat Politècnica de València (UPV) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).

Ambos son los ganadores de la XIII edición del Premio Científico-Técnico Ciudad de Algemesí para jóvenes investigadores, gracias a su estudio sobre síntesis de nuevos fármacos creados a partir de unos nuevos materiales denominados MOF (materiales metal-orgánicos confinados en sílice mesoporosa).

Según explica Ignacio Luz, la producción de fármacos conlleva una enorme cantidad de residuos tóxicos (entre 20 y 100 kg de residuos por kg de fármaco sintetizado), lo que afecta negativamente tanto al medio ambiente como a la salud humana.

Imitación de la biosíntesis

Es por ello que su trabajo tenía como objetivo intentar mejorar la sostenibilidad de estas síntesis químicas en el laboratorio, imitando la manera en que la propia naturaleza lleva a cabo la biosíntesis de productos naturales, a través de fármacos generados gracias a máquinas microscópicas presentes en las células, conocidas como enzimas.

En su estudio, Francisco G. Cirujano e Ignacio Luz plantean la hipótesis de que estas enzimas presentan ciertas analogías, en cuanto a estructura y composición, con los MOF. "Las enzimas naturales", explica G. Cirujano, actualmente becario post-doctoral Marie Curie en el grupo del Prof. Dirk de Vos (Universidad KU-Leuven), "son los materiales más efectivos y limpios para llevar a cabo la síntesis de moléculas con propiedades terapéuticas. Desgraciadamente, su elevado coste y baja estabilidad requieren el diseño de otros sistemas catalíticos más robustos, que sean capaces de soportar condiciones de reacción más amplias durante un mayor tiempo de operación, disminuyendo así los costes de producción del fármaco".

Simulan el comportamiento de las enzimas

Cirujano, doctor por la UPV en 2016, y Luz, doctor por la UPV en 2014 y actualmente investigador post-doctoral en RTI-International (Estados Unidos), establecieron una colaboración para poner a punto materiales que simulan el comportamiento de las enzimas, basados en el confinamiento selectivo de los nanocristales de MOF más pequeños descritos hasta la fecha (de una millonésima de milímetro) dentro de los canales unidireccionales de sílice mesoporosa (SBA-15).

"Estos materiales poseen una estructura esponjosa que permite concentrar una cantidad mayor de esteroides voluminosos y favorecer su rápida transformación dentro de los poros del material. La reacción química produce derivados de esteroides con menos efectos adversos en el tratamiento de deficiencias hormonales (hipogonadismo y fertilidad), el cáncer de mama o diversos tipos de enfermedades neurodegenerativas", añade G. Cirujano.

Los resultados de esta investigación han sido publicados en Angewandte Chemie, revista líder en química general, y destacan que este tipo de materiales se utilizan por primera vez para la transformación de moléculas muy voluminosas, como son los esteroides, evitando el empleo de sustancias químicas nocivas y bajo condiciones de operación muy suaves, lo que minimiza el impacto ambiental del proceso químico.

La naturaleza sólida y robusta de estos materiales permite una purificación y aislamiento del producto muy simple, lo que disminuye sus costes de producción, y permitirá tratamientos farmacológicos más asequibles en un futuro, uno de los retos del Proyecto Marie Curie Individual Fellow "SINMOF" que se desarrolla en Bélgica.

Tres premiados más de la UPV

Además del primer premio, otros tres galardones de la XIII edición del Premio Científico-Técnico Ciudad de Algemesí llevan el sello de la UPV. Eva María Gallego, investigadora también del ITQ, ha recibido un accésit; y Pau Lillo, doctor por la UPV, y Pau Muñoz, investigador del Instituto de Automática e Informática Industrial (Ai2), se han hecho con una mención honorífica.

La entrega de premios tendrá lugar esta tarde en el Ayuntamiento de Algemesí.