23.03.2020 - Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung

Una fábrica química para todos los casos

La síntesis radial abre nuevos caminos para la investigación y la producción química

En el futuro, los cuellos de botella en el suministro de medicamentos podrían eliminarse más fácilmente. Una máquina automatizada para la síntesis radial desarrollada por químicos del Instituto Max Planck de Coloides e Interfaces permitirá la producción flexible de agentes médicos y otros productos químicos. El aparato puede ser reprogramado rápidamente para la síntesis de varias sustancias - incluso las complejas - sin tener que ser modificado. Puede combinar pasos de síntesis que antes requerían varios aparatos. El dispositivo también puede producir los materiales a distancia. La nueva tecnología también facilita el desarrollo de la química basado en datos y, por lo tanto, podría acelerar la búsqueda de nuevos productos químicos y procesos de reacción.

La producción química es un trabajo de precisión. Ya sean agentes médicos u otros productos químicos, los químicos siempre deben diseñar individualmente los procesos de fabricación. También deben diseñar los sistemas correspondientes específicamente para cada producto. Esto podría facilitarse en gran medida con la máquina automática para la síntesis radial, al menos si una sustancia no se necesita en grandes cantidades. "Con la síntesis radial, estamos creando un cambio de paradigma en la química", dice Peter Seeberger. Un equipo del Departamento del Director del Instituto Max Planck de Coloides e Interfaces ayudó a desarrollar el nuevo enfoque de la síntesis química.

Acceso flexible a las sustancias

Por un lado, la máquina de síntesis permite abastecer a las personas en lugares de difícil acceso o en zonas sin industria química con agentes médicos u otras sustancias según sea necesario si no pueden ser almacenadas o transportadas allí. Esto podría ser útil durante una escasez inesperada de agentes médicos activos y proporcionar a las personas de los países en desarrollo un acceso flexible a las sustancias, especialmente cuando no se puede prever la necesidad. "El único cuello de botella que podría haber en la disponibilidad de productos químicos básicos", dice Seeberger. "Pero con las materias primas que tenemos a mano, esta es una gran oportunidad".

Por otra parte, la máquina de síntesis flexible abre perspectivas completamente nuevas para la investigación química. Después de todo, los agentes médicos en particular a menudo tienen una estructura complicada. Las pequeñas diferencias pueden tener efectos importantes. En la búsqueda de la mejor sustancia, los químicos suelen sintetizar muchas moléculas diferentes con ligeras variaciones. Hasta ahora, frecuentemente han tenido que cambiar (o al menos reconstruir) su equipo. Esto supone un trabajo manual que requiere mucho tiempo. Esto también se aplica al desarrollo de las vías de reacción óptimas una vez que se ha encontrado la molécula más eficaz.

La química basada en el modelo de los servicios de Internet

"Con la síntesis radial, podemos eliminar en gran medida el trabajo manual de la química", dice Seeberger. Si se sale con la suya, la química pronto será operada como servicios de Internet: "Puedes estar sentado frente a tu ordenador, pero el servidor en el que se ejecuta una aplicación está en otro lugar del mundo", dice Seeberger. Del mismo modo, los químicos pueden ser capaces de controlar sus experimentos a distancia. "Esto nos permitirá probar muchas más sustancias y reacciones", dice Seeberger. "De esta manera, podemos reunir muchos más datos, y mucho más fiables". Esto, a su vez, podría ayudar al análisis de grandes datos en la química. "Y en última instancia, incluso una inteligencia artificial que ha desarrollado la competencia química a través de la formación con las enormes cantidades de datos podría hacerse cargo de la búsqueda de posibles nuevas sustancias para una aplicación deseada o vías de reacción eficientes", dice Seeberger. Los químicos podrían entonces dedicar su energía a tareas para las que no pueden aprovechar la experiencia y que, por lo tanto, no pueden resolverse con métodos basados en datos.

El ámbito experimental se proporciona mediante la síntesis radial porque combina dos técnicas de proceso fundamentalmente diferentes: la cíclica y la lineal. La síntesis cíclica es el método de elección cuando los químicos quieren producir biopolímeros como proteínas, carbohidratos o cadenas de ADN. Para ello, hacen pasar una molécula en un ciclo a través de un recipiente de reacción en el que se produce una y otra vez el mismo tipo de reacción química, de modo que la molécula crece gradualmente hasta convertirse en una cadena. También pueden unirse diferentes elementos a la cadena en los ciclos individuales. En cambio, en la síntesis lineal, una molécula pasa por varias estaciones donde se producen diferentes reacciones en diferentes aparatos o al menos en diferentes partes de un aparato.

Las empresas industriales ya han expresado su interés

Los investigadores de Potsdam están combinando las dos técnicas mediante la disposición de varios reactores para síntesis cíclicas en un círculo alrededor de una especie de plataforma giratoria. Esto les permite transportar productos intermedios a distancia de un reactor cíclico a otro y combinarlos con pasos de proceso lineales. "Podemos combinar de forma flexible diferentes reacciones, incluso las rápidas y las lentas", dice Seeberger. Las conversiones químicas que tienen lugar a diferentes velocidades no pueden llevarse a cabo de forma eficiente en las plantas químicas lineales convencionales porque la mezcla de la reacción fluye a través de ellas a una velocidad constante.

Los investigadores de Potsdam seguirán probando la versatilidad de la síntesis radial. Ya han registrado la tecnología como una patente, y las primeras empresas industriales ya han expresado su interés. Esto se debe a que la nueva máquina de síntesis puede ayudarles a acelerar drásticamente la investigación de nuevos productos y su desarrollo. Esto no sólo ahorraría costes, sino que también podría conducir a una mayor innovación.

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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