La investigación farmacéutica toca madera
Investigadores establecen la producción farmacéutica ecológica a partir de residuos de madera
Los procesos de producción sostenibles y respetuosos con el medio ambiente desempeñan un papel cada vez más importante en casi todas las ramas de la industria. La producción de principios activos farmacéuticos, en particular, implica el uso de diversos materiales y reactivos, muchos de los cuales tienen propiedades nocivas para el medio ambiente y, por tanto, requieren un costoso procesamiento y eliminación. Investigadores de la Universidad de Graz y del Instituto Helmholtz de Investigación Farmacéutica del Sarre (HIPS) han logrado desarrollar una estrategia de síntesis de principios activos farmacéuticos a partir de residuos de madera que no implica el uso de materiales de partida ni subproductos nocivos. El equipo ha publicado sus resultados en la revista Angewandte Chemie International Edition.
La base de la estrategia desarrollada para producir nuevos principios 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 está formada por un gran número de diversos compuestos aromáticos unidos entre sí. Si la lignina se descompone en sus componentes individuales, éstos pueden utilizarse para fabricar productos de alto valor, como combustibles o productos de química fina. Dado que la lignina es uno de los compuestos orgánicos más abundantes del mundo, puede obtenerse de forma sostenible y en grandes cantidades. Los equipos de Anna Hirsch (HIPS) y Katalin Barta (Universidad de Graz) han demostrado ahora con éxito que también es posible utilizar la lignina para la producción de principios activos farmacéuticos en un proceso respetuoso con el medio ambiente. El HIPS es una sede 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 idónea para la producción de posibles principios 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, la lignina, en el proceso sólo se utilizaron otros disolventes y reactivos no nocivos y biodegradables. De este modo, la plataforma establecida ofrece la posibilidad de producir de forma sostenible y ecológica sustancias precursoras activas para el desarrollo de fármacos, algo hasta ahora poco frecuente en la industria farmacéutica.
Tras convertir con éxito la lignina en distintas clases de posibles sustancias activas, los investigadores examinaron su actividad biológica. "Al caracterizar nuestras moléculas sintetizadas, nos fijamos en cuáles de las sustancias eran capaces de influir en el crecimiento de distintos tipos de bacterias, o incluso de células cancerosas ", explica Hirsch, jefe del departamento de Diseño y Optimización de Fármacos del HIPS y catedrático de Química Médica de 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 un contexto clínico y, por tanto, causan grandes problemas. Esto nos demuestra que nuestra estrategia es bastante capaz de abordar la necesidad de nuevos compuestos." Uno de los compuestos más prometedores ya se ha probado en un modelo de infección en larvas de la gran polilla de la cera. En comparación con las larvas no tratadas, un número significativamente mayor de larvas sobrevivió a la infección con 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 un residuo", afirma Katalin Barta, catedrática de química bioorgánica de la Universidad de Graz. "Estamos seguros de que los procesos de producción del futuro tendrán que ser ecológicos y sostenibles. Ya en la actualidad, hay una escasez crítica de recursos en algunas partes de la producción farmacéutica. Así que si conseguimos ofrecer una alternativa económicamente viable basada en la lignina, podremos abordar dos problemas a la vez." Dado que en la actualidad la producción de principios activos suele utilizar reactivos y materiales de partida derivados del petróleo, el cambio a recursos renovables supondría una importante contribución a la reducción de la dependencia de los combustibles fósiles. En estudios posteriores, los equipos de los dos investigadores planean seguir investigando y optimizando sus compuestos más prometedores.
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Publicación original
Anastasiia M. Afanasenko, Xianyuan Wu, Alessandra De Santi, Walid A. M. Elgaher, Andreas M. Kany, Roya Shafiei, Marie‐Sophie Schulze, Thomas F. Schulz, Jörg Haupenthal, Anna K. H. Hirsch, Katalin Barta; "Clean Synthetic Strategies to Biologically Active Molecules from Lignin: A Green Path to Drug Discovery**"; Angewandte Chemie International Edition, 2023-11-14
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