Cuando busca una botella de acetaminofén, es posible que esté buscando alivio para el dolor de cabeza. Pero si toma más de lo recomendado, la droga puede dañar su hígado.

Esto se debe a que cuando un componente del fármaco, una subestructura denominada anilina, se degrada en el hígado, puede producir metabolitos tóxicos. Ahora, Los investigadores de la Universidad de Michigan han desarrollado un nuevo componente que puede servir como una alternativa más segura para el desarrollo de nuevos medicamentos.

La industria farmacéutica usa comúnmente anilinas como base para desarrollar nuevas terapias con medicamentos. Pero la forma en que el hígado metaboliza muchas terapias con medicamentos que contienen anilinas puede causar efectos secundarios tóxicos. Por ejemplo, sobrecargar el hígado con acetaminofén puede causar insuficiencia hepática. Otros medicamentos pueden desencadenar una respuesta inmune dañina en el cuerpo como resultado del metabolismo no deseado.

"La anilina es una estructura común que es fácil de hacer, "dijo Corey Stephenson, Catedrático de Química de la UM. "El problema con las anilinas es que nuestro hígado las metaboliza fácilmente, y eso puede crear problemas. Queremos que nuestras drogas se metabolicen pero no de una manera que les cause efectos tóxicos ".

La investigación de Stephenson y su equipo para desarrollar un bloque de construcción más seguro comenzó como un deseo de explorar formas de usar la luz visible para impulsar reacciones químicas. El equipo comenzó a investigar estructuras llamadas aminociclopropanos, con la esperanza de convertirlos en compuestos más complejos y valiosos.

El equipo reconoció el potencial de convertir aminociclopropanos en un compuesto diferente, un 1-aminonorbornado, que es más complejo y tradicionalmente muy difícil de sintetizar. El equipo de investigación también se dio cuenta de que estos 1-aminonorboranos podrían ser muy útiles para descubrir nuevas pistas de fármacos.

¿El beneficio? Los 1-aminonorboranos no parecen ser metabolizados de forma dañina por las enzimas hepáticas.

"Nos dimos cuenta de que podemos usar estos núcleos aminonorbornados como sustituto de una anilina, "dijo Daryl Staveness, investigador postdoctoral de la UM y miembro de la American Cancer Society. "Generalmente, Las compañías farmacéuticas necesitarán rediseñar los medicamentos que lo usan para evitar ese evento de oxidación. Pero al usar aminonorbornanes, no tenemos que preocuparnos por esos problemas de procesamiento metabólico ".

El proceso que usó el equipo para convertir aminociclopropanos en estructuras beneficiosas de 1-aminonorborano tiene otro beneficio:debido a que la reacción necesaria para producir la molécula es impulsada por luz visible, Los 1-aminonorboranos se pueden producir de forma económica, de forma sostenible y a gran escala.

"Es económico. Es suave, "dijo el coautor y estudiante graduado de la UM Taylor Sodano." Usando enfoques químicos tradicionales, Los 1-aminonorboranos han sido previamente difíciles de sintetizar, requiriendo secuencias ineficientes de reacciones y forzando condiciones inflexibles. Ahora, lo podemos hacer en un solo paso a temperatura ambiente, utilizando luz visible y condiciones respetuosas con el medio ambiente ".

Para producir 1-aminonorbornanes, el equipo empleó un fotocatalizador para ejecutar la transformación deseada. Los catalizadores son compuestos que facilitan una reacción química, y en el caso de la catálisis fotoredox, la marca especial de fotoquímica que utilizó el equipo, los catalizadores funcionan utilizando la energía de la luz visible para transportar electrones entre moléculas.

Cuando Sodano y Staveness mezclan su fotocatalizador con un aminociclopropano y exponen la solución a luces LED, el catalizador toma un electrón del aminociclopropano, iniciando el proceso que produce el 1-aminonorbornane, al que todavía le falta su electrón. Luego, el catalizador devuelve el electrón para completar la reacción. No es necesario agregar nada más que la luz, haciendo que este proceso sea excepcionalmente benigno para el medio ambiente.

La coautora del estudio, Klarissa Jackson, de la Universidad de Lipscomb, estudió la seguridad de los 1-aminonorbornanes. Ella aplicó los compuestos a fragmentos de hígado que contienen las enzimas que típicamente metabolizan los compuestos farmacológicos. Descubrió que cuando las enzimas descomponían los 1-aminonorboranos, el proceso no produjo los metabolitos dañinos que resultan de las anilinas.

"La gente siempre se esfuerza por generar medicamentos mejores y más seguros, y lo que necesitamos desde el punto de vista de la química son más herramientas para hacer eso, "Dijo Stephenson". Además, podemos combinar la sostenibilidad con estas nuevas herramientas, para obtener una forma ecológica de producir estos compuestos, y los productos finales tienen el potencial de tener implicaciones en la salud humana ".