Los procesos de producción sostenibles y respetuosos con el medio ambiente desempeñan un papel cada vez más importante en casi todos los sectores industriales. En particular, la producción de ingredientes farmacéuticos activos implica el uso de diversos materiales y reactivos, muchos de los cuales tienen propiedades dañinas para el medio ambiente y, por lo tanto, requieren un procesamiento y eliminación costosos.

Investigadores de la Universidad de Graz y del Instituto Helmholtz de Investigación Farmacéutica de Sarre (HIPS) han logrado desarrollar una estrategia para la síntesis de ingredientes farmacéuticos activos a partir de residuos de madera que no utiliza materiales de partida ni subproductos nocivos. El equipo publicó sus resultados en la revista Angewandte Chemie International Edition. .

La base de la estrategia desarrollada para producir nuevos ingredientes activos es el compuesto lignina. La lignina es un biopolímero que se encuentra en las plantas y es responsable de su lignificación y estabilidad. Químicamente, la lignina se compone de una gran cantidad de diversos compuestos aromáticos que están unidos entre sí. Si la lignina se descompone en sus componentes individuales, éstos pueden utilizarse para producir productos de alto valor, como combustibles o productos químicos finos. Dado que la lignina es uno de los compuestos orgánicos más abundantes del mundo, se puede obtener de forma sostenible y en grandes cantidades.

Los equipos de Anna Hirsch (HIPS) y Katalin Barta (Universidad de Graz) han demostrado con éxito que también es posible utilizar lignina para la producción de ingredientes farmacéuticos activos mediante un proceso respetuoso con el medio ambiente. HIPS es un sitio del Centro Helmholtz para la Investigación de Infecciones en colaboración con la Universidad del Sarre.

El punto de partida del estudio fue un proceso eficaz establecido en el grupo de Barta para la degradación de la lignina en una sustancia precursora ideal para la producción de posibles ingredientes activos. A partir de esta molécula, los investigadores crearon varias estrategias para la síntesis de cuatro clases de sustancias diferentes, cada una con múltiples derivados.

Una ventaja decisiva fue que, además de la sustancia de partida lignina, en el proceso sólo se utilizaron otros disolventes y reactivos no nocivos y biodegradables. Por lo tanto, la plataforma establecida ofrece una posibilidad para la producción sostenible y ecológica de sustancias precursoras activas para el desarrollo de fármacos, algo hasta ahora poco común en la industria farmacéutica.

Después de convertir con éxito la lignina en diferentes clases de sustancias activas potenciales, los investigadores examinaron su actividad biológica. "Al caracterizar nuestras moléculas sintetizadas, analizamos cuáles de las sustancias eran capaces de influir en el crecimiento de diferentes tipos de bacterias, o incluso de células cancerosas", afirma Hirsch, jefe del departamento de Diseño y Optimización de Fármacos del HIPS y profesor de química medicinal. en la Universidad del Sarre.

"Nos sorprendió gratamente:varios de los candidatos producidos mostraron una actividad excelente, incluso contra gérmenes que a menudo muestran resistencia a los antibióticos comunes en el contexto clínico y, por lo tanto, causan problemas importantes. Esto nos demuestra que nuestra estrategia es bastante capaz de abordar la necesidad de nuevos compuestos."

Uno de los compuestos más prometedores ya ha sido probado en un modelo de infección en larvas de la gran polilla de la cera. En comparación con las larvas no tratadas, muchas más larvas sobrevivieron a la infección por el patógeno Streptococcus pneumoniae cuando fueron tratadas simultáneamente con el compuesto producido por los investigadores. S. pneumoniae también puede infectar a los humanos y causar neumonía grave.

"Nuestra tecnología nos permite producir moléculas a las que de otro modo sería muy difícil acceder, y a partir de una sustancia que normalmente se consideraría desecho", afirma Barta, profesor de química bioorgánica en la Universidad de Graz.

"Estamos seguros de que los procesos de producción del futuro tendrán que ser ecológicos y sostenibles. Hoy en día ya hay una escasez crítica de recursos en algunas partes de la producción farmacéutica. Por lo tanto, si logramos ofrecer una alternativa económicamente viable basada en la lignina, podremos puede abordar dos problemas a la vez."

Dado que actualmente la producción de ingredientes activos utiliza a menudo reactivos y materiales de partida derivados del petróleo, un cambio hacia recursos renovables contribuiría de manera importante a reducir la dependencia de los combustibles fósiles. En estudios posteriores, los equipos de los dos investigadores planean investigar más a fondo y optimizar sus compuestos más prometedores.

Más información: Anastasiia M. Afanasenko et al, Estrategias sintéticas limpias para generar moléculas biológicamente activas a partir de lignina:un camino verde hacia el descubrimiento de fármacos, Edición internacional Angewandte Chemie (2023). DOI:10.1002/anie.202308131

Información de la revista: Edición internacional Angewandte Chemie

Proporcionado por la Asociación Helmholtz de Centros de Investigación Alemanes