Lumina albastră sparge o regulă veche a chimiei și deschide calea către construcții farmaceutice 3D
Companiile farmaceutice s-au bazat mai bine de un secol pe structuri plate numite inele aromatice pentru a ajuta medicamentele să se lege de țintele din organism. Printre acestea se numără inelul benzenic și alte inele plane care conțin azot. Însă forma lor plată și rigidă poate îngreuna potrivirea lor în ținte biologice tridimensionale. Alte dezavantaje includ solubilitatea scăzută în apă și interacțiunile cu ținte nedorite.
De aceea, producătorii de medicamente încearcă să înlocuiască inelele plane cu structuri rigide, tridimensionale. Construirea lor din materii prime simple s-a dovedit însă extrem de dificilă.
Acum, o echipă condusă de Varinder Aggarwal de la Universitatea din Bristol a găsit o soluție nouă. Obstacolul pe care au urmărit să îl depășească a fost o regulă naturală a chimiei numită regula-cinci. În acest tip de reacție, moleculele preferă puternic să se închidă într-un anumit mod, nu în altul. Această preferință naturală a făcut mult timp dificilă crearea unora dintre structurile 3D rigide care ar putea fi utile pentru dezvoltarea unor medicamente mai bune și mai țintite. Tot ce a fost nevoie pentru a sparge regula a fost o simplă comutare chimică declanșată de lumina albastră.
Depășirea regulii-cinci
Echipa a pornit de la blocuri moleculare de bază, ușor de obținut, numite 1,5-diene care conțin azot, după cum notează cercetătorii în studiul publicat în Nature Chemistry. Acestea au un grup chimic atașat de atomul de azot, care poate fi modificat pentru a controla modul în care molecula reacționează atunci când încearcă să formeze un inel.
În continuare, cercetătorii au adăugat un fotocatalizator care absoarbe lumina și au expus amestecul la lumină albastră obișnuită. Fotocatalizatorul a absorbit lumina și i-a transferat energia moleculei, în timp ce un grup acetil atașat de azot a direcționat molecula să se închidă într-un mod diferit. Astfel a rezultat structura 3D dorită.
„Am stabilit o strategie fotochimică regiodivergentă programabilă care contestă fundamental paradigma de lungă durată a regulii-cinci în ciclizarea radicalică”, a declarat echipa de cercetare.
Pentru a vedea dacă metoda poate ajuta la dezvoltarea de noi medicamente, echipa a construit un înlocuitor 3D rigid pentru o parte din structura unui medicament experimental conceput să îmbunătățească funcția cognitivă.
Noi posibilități pentru descoperirea medicamentelor
Însă construirea acestor forme nu a fost suficientă în sine. Cercetătorii au vrut să demonstreze că structurile 3D pot fi personalizate în multe forme diferite, care ar putea fi folosite potențial pentru a crea medicamente. Pentru a dovedi acest lucru, au efectuat reacții chimice suplimentare asupra lor, adăugând și modificând diferite grupuri chimice.
Privind în perspectivă, echipa consideră că abordarea sa ar putea deschide noi posibilități. „Anticipăm că acest concept va inspira dezvoltarea altor strategii de ciclizare care încalcă regulile și va accelera descoperirea de structuri noi din punct de vedere structural, bogate în sp3, pentru descoperirea medicamentelor și dincolo de aceasta”, au concluzionat cercetătorii.
