Nuevo material para mejorar la producción de fármacos

Investigadores de la UPV han creado un elemento de grafeno y nanopartículas metálicas que puede aplicarse al desarrollo más eficiente de medicamentos.

Enrique Mezquita. Valencia |dmredaccion@diariomedico.com | 07/12/2015 00:00

Ana Primo y Hermenegildo García, investigadores responsables del desarrollo del nuevo material catalizador. (Enrique Mezquita)

El desarrollo de materiales y procesos para la mejora y optimización de la producción de productos biomédicos es el campo en el que investigadores de la Universidad Politécnica de Valencia (UPV) han obtenido un nuevo material catalizador, compuesto por grafeno y nanopartículas metálicas orientadas, que puede ayudar a incrementar la eficiencia en la producción de fármacos.

En concreto, el nuevo material favorece el acoplamiento entre los reactivos que van a dar lugar a los fármacos, formándose un nuevo enlace de manera fácil y eficiente, según sus responsables. El origen de esta mayor actividad reside en que las partículas metálicas de tamaño nanométrico presentan la ordenación más adecuada para unirlas.

A largo plazo, previsiblemente se estudiará la posibilidad de aplicar este material a la preparación más eficiente de compuestos farmacéuticos

Proceso de obtenciónAdemás del material en sí, la principal novedad del trabajo desarrollado está en el proceso de obtención del material, ya que los investigadores han sido capaces de conseguir el film de grafeno conteniendo las nanopartículas orientadas metálicas -ya sea de cobre u oro- en una sola etapa.

El proceso para la obtención del grafeno con nanopartículas orientadas se inicia con la purificación de la materia prima -algas y piel de gambas-, "que son desechos de biomasa y de la industria pesquera y que tienen escaso valor. Otros polisacáridos naturales que tienen igualmente la habilidad de formar películas nanométricas, como carragenatos, pueden ser igualmente empleados como precursores de grafeno", según ha explicado a DM Hermenegildo García, investigador del Instituto de Tecnología Química, centro mixto de la UPV y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).

TransformaciónPosteriormente, los biopolímeros naturales se impregnan con los iones metálicos y se disponen como una película sobre cuarzo, calentándose el sistema a altas temperaturas (1.200 grados).
En estas condiciones el biopolímero se convierte en grafeno y, mientras, los metales van generando las nanopartículas que se asientan sobre él, lo que favorece su orientación más adecuada y la mayor eficiencia del material obtenido.

García apunta que "la unión entre los dos componentes del material y el hecho de que las nanopartículas adquieran la orientación adecuada espontáneamente redunda directamente en la eficiencia y funcionalidad del nuevo material como catalizador". De hecho, comparado con los compuestos metálicos solubles utilizados actualmente es entre cien mil y un millón de veces más activo.

Según García, la preparación de un gran número de compuestos con actividad terapéutica podría llevarse a cabo con materiales de grafeno que contengan nanopartículas orientadas.

Ana Primo, investigadora del programa Ramón y Cajal contratada por la UPV, añade que el desarrollo "podría aplicarse tanto a la preparación de fármacos ya conocidos como a la elaboración de nuevos medicamentos que tuvieran aplicación como antibióticos, analgésicos, etc.".

Primo recuerda que compuestos como el montelukast, que se utiliza en el tratamiento del asma, y el taxol, empleado en la quimioterapia del cáncer, se preparan empleando reacciones de acoplamiento C-C con reactivos de paladio solubles que podrían ser reemplazados por el material a base de grafeno.

Asimismo, los antibióticos avanzados cuya síntesis tiene gran número de pasos, como la vancomicina, pueden prepararse de forma más eficiente. A corto plazo, el futuro pasa por la preparación de grafenos que contengan partículas metálicas orientadas de tamaño nanométrico para otros muchos metales y por estudiar cuál es la actividad catalítica que resulta como consecuencia de la orientación y de la interacción grafeno-metal.

A más largo plazo, concluye García, "los estudios deben centrarse en algunos casos concretos con más interés, con el objetivo de preparar compuestos farmacéuticos de forma más eficiente y con el empleo de la menor cantidad posible de metales".

El trabajo que ha dado lugar al desarrollo del material se ha publicado en 'Nature'

Internacional
La obtención del nuevo material se ha realizado en colaboración con la Universidad de Bucarest (Rumanía) y la Universidad Kamaraj de Madurai (India).
Más aportaciones
En el trabajo también han participado Mercedes Álvaro y Juan Blandez, del Departamento de Química de la UPV, e Iván Esteve, del Instituto de Tecnología Química (UPV-CSIC.
Otros usos
El elemento desarrollado puede ser de gran utilidad para la elaboración de otro tipo de productos, como los fitosanitarios y los compuestos
para su empleo en electrónica, entre otras aplicaciones.