Cuando vivimos en una era dominada por Internet, la palabra “clic” nos suena justamente a eso: entrar y salir de diferentes sitios web. Pero eso no es así cuando nos hablan de la “Química del Clic”. Más bien imaginémonos otra cosa... cuando nos montamos al carro y nos ponemos el cinturón de seguridad y las dos partes quedan ensambladas ¿qué sonido hace? Esa es la idea.
Y este fue el principio por el que Barry Sharpless, Carolyn Bertozzi y Morten Meldal fueron galardonados con el Premio Nobel de Química 2022, este 4 de octubre. Se llama “Química del Clic” y ayuda a ensamblar moléculas para crear mayores estructuras, como si fueran bloques de lego que, a través de un clic, quedan ensamblados.
Sus aplicaciones se utilizan en el mundo para diferentes propósitos, como explorar células y rastrear procesos biológicos. También se han mejorado los medicamentos para el cáncer y hay varios de ellos en ensayos clínicos.
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En esta ilustración se ven los tres ganadores del Nobel: Barry Sharpless, Carolyn Bertozzi y Morten Meldal con los descubrimientos que los hicieron merecedores del Nobel. Ilustración: Fundación Nobel
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Como mucho de lo que sucede en ciencia, la “Química del Clic” comenzó con problemas que buscaban una solución. Las moléculas complejas pueden construirse, pero gracias a procesos llenos de pasos, y muchos de estos pasos creaban a su vez productos que no eran ni necesarios ni deseados. ¡Si tan solo estos productos pudieran removerse para continuar el proceso y que este fuera más rápido y eficiente!
Y pues, desde sitios diferentes, en laboratorios separados y ciudades (o países) distintos, Sharpless, Bertozzi y Meldal lo hicieron: dieron con una ruta fácil para montar esas moléculas a través de esos clic.
“El premio de este año no es acerca de asuntos ‘sobrecomplicados’ o que atañen a procesos complejos, más bien es acerca de trabajar con lo que es simple y fácil. Las moléculas funcionales pueden construirse con una ruta directa”, dijo en un comunicado de prensa Johan Åqvist, coordinador del Comité Nobel para Química.
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Paso a paso por la ruta del clic
El pionero en el tema, y quien bautizó a este proceso es Sharpless, en el año 2001. Dicho sea de paso, ese fue precisamente el año en el que él recibió su primer premio Nobel de Química, por un trabajo sobre formas de oxidación para sintetizar moléculas. Solo otras cuatro personas pueden decir que han sido laureadas dos veces: Marie Curie, John Bardeen, Linus Pauling y Frederick Sanger.
Pero volvamos a su trabajo. Sharpless creía que los químicos debían dejar de imitar moléculas naturales porque esto era precisamente lo que las hacía desembocar en construcciones difíciles de “maniobrar” y esto dificultaba el desarrollo de nuevos fármacos.
Para Sharpless, había un obstáculo, y eran los enlaces de carbono en muchas de estas moléculas; ellos eran los culpables de tanto “material de desperdicio” en el camino.
La propuesta era entonces comenzar con las moléculas más pequeñas que ya tuvieran su cuadro de carbono completo. Entonces tres moléculas podrían unirse usando como puentes átomos de nitrógeno o de oxígeno, que son más simples de controlar, allí se haría “el clic”. Con esto, la pérdida de material sería mejor.
Sharpless utilizó como ejemplo un antibiótico llamado meropenem. Luego de seis años obtuvo la molécula.
Sin embargo, un año después, en Dinamarca, Morten Meldal encontró ese “puente” que llevó a un clic más sonoro y duradero. Con un nombre complicado como cicloadición de azida-alquino catalizada por cobre.
Vamos paso a paso con la historia. Meldal y sus colegas estaban en su laboratorio haciendo pruebas con combinaciones de diferentes moléculas. Esto era algo rutinario. Probaron la reacción de dos compuestos: alquino con el haluro de acilo. La reacción no fue esperada, se creó una estructura como de forma de anillo, una forma química llamada triazol.
Los triazoles son estructuras que son estables y fungen como buenos bloques de construcción.
Ese mismo año, desde Estados Unidos, Sharpless probó también que estos compuestos de nombre complicado podían formar ese puente para crear el clic perfecto.
Las reacciones de clic podían usarse para crear nuevas moléculas.
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Las aplicaciones son muy diversas. Según la Fundación Nobel, si un compuesto llamado azida se “clickea” a un plástico o fibra, cambiará el tipo de material. También se pueden “clickear” sustancias que conducen electricidad, o que captura la luz del sol, o que tiene capacidades antibacteriales o que protege de radiación ultravioleta.
En el desarrollo farmacéutico la “Química del Clic” se usa para optimizar sustancias que puedan transformarse en medicamentos.
La mujer que llevó el clic a otro nivel
Pero no hemos hablado del trabajo de Bertozzi, ella demostró que el clic podía llegar a los organismos vivos.
Ella mapeó biomoléculas en la superficie de las células llamadas glicanos. Y logró desarrollar reacciones de clic dentro de las células. A esto le llamó reacciones bioortogonales. Lo fascinante es que sucedieron sin interrumpir la química normal de la célula.
Estas reacciones se usan en el mundo para explorar células, ver y rastrear diferentes propósitos.
Sus aplicaciones se están usando para mejorar los objetivos de fármacos contra el cáncer y ya se están probando en ensayos clínicos en seres humanos.