Lumină și ultrasunete pentru sinteza ecologică a compușilor farmaceutici
Cercetătorii au dezvoltat o metodă inovatoare și ecologică de sinteză a unor compuși care ar putea contribui la vindecarea rănilor și la tratarea bolii Alzheimer sau a osteoporozei. Sinteza se realizează într-o singură etapă, folosind lumină și ultrasunete, iar catalizatorul implicat poate fi obținut din compuși rezultați din deșeuri lignocelulozice.
Deși ambalajele sustenabile reprezintă doar un început, contează la fel de mult din ce este fabricat un medicament și cum sunt produși ingredienții săi. În prezent, sinteza compușilor pentru cercetarea farmaceutică poate depinde încă de materii prime fosile, de temperaturi ridicate, de oxidanți puternici și de metale care cresc costurile și complică purificarea. Două studii recente arată că o chimie mai curată poate începe la nivelul unei singure legături chimice.
Ambele studii au în centru lignina, unul dintre cei mai abundenți polimeri naturali și un produs secundar major al prelucrării lemnului. În loc să fie pur și simplu arsă, structurile sale aromatice pot fi folosite ca elemente de construcție pentru compuși mai valoroși. Echipele de cercetare au combinat această materie primă regenerabilă cu lumină și ultrasunete. Lumina activează catalizatorul, iar undele sonore inaudibile produc cavitație: bule microscopice se formează și se prăbușesc violent, generând energie local, exact acolo unde are loc reacția chimică, fără a expune întregul sistem la temperaturi extreme.
Ultrasunete „acordate” pentru obținerea unui compus valoros
Dr. Marta Paszkiewicz-Gawron și colegii săi au transformat alcoolul coniferilic în alcool dehidrodiconiferilic (DHCA), un compus format prin legarea a două unități de alcool coniferilic. În condiții optimizate, reacția a atins o conversie a substratului de 100% și o selectivitate de 54% pentru DHCA, rămânând stabilă pe parcursul unui test de 24 de ore. Cartografierea câmpului acustic a arătat că ultrasunetele nu sunt doar un instrument de amestecare: intensitatea și distribuția lor pot dirija profilul produsului. DHCA a fost investigat anterior în studii preclinice privind vindecarea rănilor și reglarea celulelor formatoare de os.
De la lemn și carapace de crustacee la diapocinina
Behdokht Hashemi Hosseini și colegii săi au creat un catalizator fără metale din lignină și chitosan, obținut din chitina prezentă în surse precum carapacele de crustacee. Acesta a legat două molecule de acetovanilonă pentru a forma diapocinina, cu o selectivitate de peste 97% și o randament de 33%. Diapocinina, dimerul inhibitorului NADPH-oxidază apocinina, este investigată în modele de boală pentru limitarea speciilor reactive de oxigen dăunătoare. Rezultatul demonstrează că o cuplare C–C avansată poate fi realizată fără un catalizator pe bază de metale de tranziție.
Lignina nu trebuie să ajungă combustibil, iar carapacele de crustacee nu trebuie să rămână deșeuri
Ambele studii provin din Grupul de Cercetare 28 al IPC PAS, „Cataliză pentru producția sustenabilă de energie și protecția mediului”, condus de Juan Carlos Colmenares. Ele sunt dovezi de concept la nivel de laborator, nu medicamente finite sau procese industriale. Randamentul, spectrul molecular și scalarea necesită încă eforturi suplimentare. Însă direcția este clară: o mai bună utilizare a resurselor biologice locale, o dependență redusă de metalele rare și de materiile prime fosile și procese mai precise pentru cercetarea farmaceutică și chimia de specialitate.
