El hidrógeno "pesado" estabiliza los medicamentos
El nuevo método puede, por ejemplo, ayudar a que los medicamentos ya aprobados sean aún más eficaces
Investigadores de la Universidad de Bonn han presentado un método que permite introducir específicamente el deuterio, el "hermano" más pesado del hidrógeno, en muchas moléculas diferentes. Los compuestos deuterados así obtenidos son más estables frente a la degradación de ciertas enzimas. Los fármacos producidos con este método pueden ser eficaces durante más tiempo, lo que significa que deben tomarse en dosis más bajas o con menos frecuencia. El artículo se ha publicado en la revista "Angewandte Chemie".
Experimento ilustrativo: Los cubos rojos de agua helada moldeada flotan hacia arriba normalmente. Los cubos verdes de agua pesada se hunden.
© Photo: Volker Lannert/University of Bonn
El hidrógeno (abreviado "H") es el más ligero de todos los elementos. Suele estar formado únicamente por un protón con carga positiva y un electrón con carga negativa, por lo que también se denomina protio en esta forma. Pero también hay dos isótopos de hidrógeno más pesados, el deuterio y el tritio. El núcleo del deuterio contiene un neutrón además del protón, en el caso del tritio hay incluso dos. Ambos son muy raros; el tritio es también - en contraste con el deuterio y el protio - radiactivo.
El deuterio ha sido el centro de atención de la investigación farmacéutica durante algunos años, porque puede garantizar que los medicamentos se descompongan 5, 10 o incluso 50 veces más lentamente. "A esto lo llamamos efecto isotópico cinético", explica el profesor Dr. Andreas Gansäuer, del Instituto Kekulé de Química Orgánica y Bioquímica de la Universidad de Bonn. La razón es que muchas reacciones, incluida la degradación de sustancias activas, no se producen espontáneamente. Primero necesitan un pequeño "empujón", la energía de activación. Esto es algo así como conseguir que un coche a escala ruede por una colina: Eso también sólo funciona si el coche tiene suficiente impulso. "Si se sustituye el hidrógeno por el deuterio, la energía de activación suele aumentar un poco", explica Gansäuer. "Como resultado, las reacciones son más lentas. Esto también se aplica al metabolismo de los fármacos en el hígado".
Anillos triples en tensión
Esto significa que la introducción de deuterio en lugar de protio en los fármacos hace que éstos tengan un efecto más prolongado. Por tanto, pueden tomarse en dosis más bajas o con menos frecuencia. Sin embargo, el deuterio es raro y, por tanto, comparativamente caro. En consecuencia, lo ideal es que el deuterio sólo se introduzca en los puntos donde se produce principalmente la metabolización. Aquí es donde entra el nuevo proceso.
Se basa en una clase de sustratos llamados epóxidos, que ahora pueden producirse casi a voluntad de muchas maneras diferentes. Estos grupos pueden visualizarse como una especie de "triángulo" en el que dos esquinas están formadas por átomos de carbono y la tercera por un átomo de oxígeno. Estos anillos de tres miembros están sometidos a una gran tensión, lo que significa que se rompen fácilmente por un lado. Por tanto, los epóxidos almacenan energía como un muelle tenso, que puede utilizarse para determinadas reacciones.
Intercambio selectivo
"Introdujimos epóxidos en diferentes moléculas de prueba y luego abrimos el anillo tensado con nuestro catalizador", explica Gansäuer. "Éste contiene un átomo de titanio al que se une el deuterio". Por decirlo de forma figurada, cuando se abre el anillo de epoxi, se crean dos extremos reactivos. El catalizador se une a uno de ellos, que luego transfiere el deuterio al extremo libre restante en un segundo paso. "Esto nos permite introducir un átomo de deuterio en un único lugar y con una orientación espacial muy específica y deseada", afirma Gansäuer. Es miembro del Área de Investigación Transdisciplinaria "Bloques de Construcción de la Materia e Interacciones Fundamentales" (TRA Matter) de la Universidad de Bonn.
Otra ventaja del método: Para muchas moléculas complejas, existen dos formas diferentes de enlace que se reflejan entre sí. El nuevo proceso puede utilizarse para crear casi exclusivamente una de las dos formas. "Dado que los compuestos de moléculas espejo son muy difíciles de separar y, además, suelen tener propiedades diferentes en el cuerpo humano, esta estereoselectividad es muy importante", comenta Gansäuer.
El método desarrollado se ha utilizado, por ejemplo, para producir precursores deuterados del analgésico ibuprofeno y del antidepresivo venlafaxina. Los autores confían en que se aplique a muchos más productos farmacéuticos en el futuro.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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