Diseñar una nueva síntesis química puede ser un proceso laborioso que implica una gran cantidad de trabajo pesado:mezclar productos químicos, medir temperaturas, analizando los resultados, luego empezar de nuevo si no funciona.

Los investigadores del MIT han desarrollado un sistema de síntesis química automatizado que puede hacerse cargo de muchos de los aspectos más tediosos de la experimentación química. liberar a los químicos para que dediquen más tiempo a los aspectos más analíticos y creativos de su investigación.

"Nuestro objetivo era crear un sistema fácil de usar que permitiera a los científicos encontrar las mejores condiciones para hacer sus moléculas de interés:una plataforma de síntesis química general con la mayor flexibilidad posible, "dice Timothy F. Jamison, jefe del Departamento de Química del MIT y uno de los líderes del equipo de investigación.

Este sistema podría reducir la cantidad de tiempo necesario para optimizar una nueva reacción, desde semanas o meses hasta un solo día, dicen los investigadores. Han patentado la tecnología y esperan que sea ampliamente utilizada en los laboratorios de química académica e industrial.

"Cuando nos propusimos hacer esto, queríamos que fuera algo que se pudiera utilizar en general en el laboratorio y que no fuera demasiado caro, "dice Klavs F. Jensen, el profesor Warren K. Lewis de ingeniería química en el MIT, quien codirigió el equipo de investigación. "Queríamos desarrollar tecnología que facilitara mucho a los químicos el desarrollo de nuevas reacciones".

La ex postdoctoral del MIT Anne-Catherine Bédard y la ex investigadora asociada del MIT Andrea Adamo son los autores principales del artículo. que aparece en la edición en línea del 20 de septiembre de Ciencias .

Siguiendo la corriente

El nuevo sistema hace uso de un tipo de síntesis química conocida como flujo continuo. Con este enfoque, los reactivos químicos fluyen a través de una serie de tubos, y se pueden agregar nuevos productos químicos en diferentes puntos. También pueden producirse otros procesos, como la separación, a medida que los productos químicos fluyen a través del sistema.

A diferencia de, La "química por lotes" tradicional requiere realizar cada paso por separado, y se requiere la intervención humana para mover los reactivos al siguiente paso.

Hace unos pocos años, Jensen y Jamison desarrollaron un sistema de flujo continuo que puede producir rápidamente productos farmacéuticos bajo demanda. Luego dirigieron su atención a sistemas de menor escala que podrían usarse en laboratorios de investigación, con la esperanza de eliminar gran parte de la experimentación manual repetitiva necesaria para desarrollar un nuevo proceso para sintetizar una molécula en particular.

Para lograr eso, el equipo diseñó un sistema plug-and-play con varios módulos diferentes que se pueden combinar para realizar diferentes tipos de síntesis. Cada módulo tiene aproximadamente el tamaño de un teléfono celular grande y se puede conectar a un puerto, al igual que los componentes de la computadora se pueden conectar a través de puertos USB. Algunos de los módulos realizan reacciones específicas, como los catalizados por luz o por un catalizador sólido, mientras que otros separan los productos deseados. En el sistema actual, cinco de estos componentes se pueden conectar a la vez.

La persona que usa la máquina elabora un plan sobre cómo sintetizar una molécula deseada y luego conecta los módulos necesarios. Luego, el usuario le dice a la máquina qué condiciones de reacción (temperatura, concentración de reactivos, tasa de flujo, etc.) para empezar. Durante el día siguiente más o menos, la máquina utiliza un programa de optimización general para explorar diferentes condiciones y, en última instancia, determinar qué condiciones generan el mayor rendimiento del producto deseado.

Mientras tanto, en lugar de mezclar manualmente los productos químicos y luego aislarlos y probarlos, el investigador puede irse a hacer otra cosa.

"Mientras se realizan las optimizaciones, los usuarios podrían estar hablando con sus colegas sobre otras ideas, podrían estar trabajando en manuscritos, o podrían estar analizando datos de ejecuciones anteriores. En otras palabras, haciendo los aspectos más humanos de la investigación, "Dice Jamison.

Prueba rápida

En el nuevo estudio, los investigadores crearon alrededor de 50 compuestos orgánicos diferentes, y creen que la tecnología podría ayudar a los científicos a diseñar y producir compuestos más rápidamente que podrían probarse como medicamentos potenciales u otros productos útiles. Este sistema también debería facilitar a los químicos la reproducción de reacciones que otros han desarrollado. sin tener que volver a optimizar cada paso de la síntesis.

"Si tiene una máquina en la que simplemente conecta los componentes, y alguien intenta hacer la misma síntesis con una máquina similar, deberían poder obtener los mismos resultados, "Dice Jensen.

Los investigadores ahora están trabajando en una nueva versión de la tecnología que podría hacerse cargo de una mayor parte del trabajo de diseño. incluida la elaboración del orden y el tipo de módulos que se utilizarán.