Muchos medicamentos son moléculas retorcidas con dos versiones de imagen especular, pero el cuerpo usa solo uno. Inspirado por bacterias fotosintéticas, un equipo de la Universidad de Michigan construyó un catalizador que guía las reacciones químicas hacia la versión correcta de moléculas retorcidas. Podría conducir a una producción más eficiente de algunos medicamentos.

El rizo en las moléculas de la droga, una propiedad que se conoce como quiralidad, les ayuda a interactuar con moléculas con curvas similares en las células humanas. La molécula con la curva opuesta está inactiva o, en el peor de los casos puede resultar muy tóxico. Sin embargo, los procesos químicos generalmente nos dan ambas versiones de moléculas quirales, o enantiómeros, en cantidades iguales.

"Los catalizadores quirales de hoy se han optimizado para trabajar en líquidos que son caros y nocivos para el medio ambiente. Estos catalizadores pueden producir enantiómeros izquierdos o derechos casi exclusivamente, pero cuando queremos llevar reacciones en el agua, están destruidos, "dijo Nicholas Kotov, el Profesor de Ingeniería Joseph B. y Florence V. Cejka, quien dirigió el equipo que diseñó y probó el nuevo catalizador.

Sería más barato y seguro ejecutar reacciones en agua. Los catalizadores desarrollados por el equipo de Kotov pueden hacer esto. Son conjuntos de nanopartículas minerales, hecho principalmente de óxido de zinc. Imitan los órganos a nanoescala de las bacterias, y son al menos 10 veces mejores para seleccionar una versión particular de una molécula quiral que los catalizadores anteriores de este tipo.

"Nuestra selectividad quiral está constantemente por encima del 20%, mientras que las reacciones anteriores de tipo similar apenas superaron el 1%, ", dijo Kotov." El veinte por ciento puede no parecer mucho, pero ya es tecnológicamente valioso porque reduce sustancialmente el costo del producto previsto ".

Por ejemplo, algunos medicamentos, que actualmente contienen cantidades iguales de enantiómeros activos e inactivos, podrían producirse de manera más eficiente con estos catalizadores.

"Los ahorros de costos ya son posibles porque los catalizadores son económicos, estable y reutilizable. Reemplazar los solventes orgánicos con agua también marca una gran diferencia tanto para la economía como para el medio ambiente ".

Así es como funcionan los catalizadores:los espacios entre las nanopartículas quirales dentro de la "suprapartícula" de 0,0001 milímetros están retorcidos, por lo que prefieren albergar moléculas con una curva similar. Las nanopartículas captan la luz y la transforman en cargas eléctricas, que se pasan a las moléculas en los huecos.

Las moléculas usan la energía para formar un nuevo enlace. Las moléculas con los giros correctos pasan más tiempo dentro de la suprapartícula, por lo que terminan produciendo más productos retorcidos.

El equipo está explorando cómo mejorar aún más la selectividad quiral, quizás usando luz retorcida.

El estudio se publica en la revista Comunicaciones de la naturaleza .