El premio Nobel de Química 2022 se otorgó a un trío por desarrollar la química del clic, un método ecológico para unir rápidamente moléculas para desarrollar tratamientos contra el cáncer, crear materiales e iluminar el funcionamiento de las células.

Carolyn R. Bertozzi de la Universidad de Stanford en EE. UU., Morten Meldal de la Universidad de Copenhague en Dinamarca y K. Barry Sharpless de Scripps Research, también en EE. UU., compartirán el premio de 10 millones de coronas suecas (£ 808 554) «para la desarrollo de la química del clic y la química bioortogonal».

La química hizo el mundo moderno, de las drogas a los materiales sintéticos, de las baterías a los combustibles, de las pantallas planas a los fertilizantes. A menudo, estas creaciones han causado problemas ambientales y médicos, dos ejemplos obvios son la contaminación plástica y los problemas de salud asociados con los «químicos para siempre».

Así que hoy en día los químicos son muy conscientes de la necesidad de tener en cuenta el medio ambiente y el impacto ético de sus creaciones. Esto ha llevado a los científicos a considerar detenidamente cómo innovar de forma ecológica y sostenible, al mismo tiempo que crean nuevos compuestos y materiales para hacer frente a los desafíos del mundo.

Construir nuevas moléculas es difícil. A menudo requiere una multitud de reacciones individuales secuenciales, cada una de las cuales se ve obstaculizada por reacciones secundarias que reducen la pureza de la muestra. Esto aumenta el número y la complejidad de cualquier paso de reacción adicional, al tiempo que produce desechos dañinos que necesitan una eliminación cuidadosa y costosa.

Cómo pasó

Barry Sharpless concibió una solución a este problema en el cambio de milenio. Él acuñó el término «química del clic». Es un concepto en el que las moléculas se unen de manera simple, rápida, confiable y repetida de la misma manera que un cinturón de seguridad se engancha en su hebilla. La idea era el equivalente químico del armario de paquete plano, mientras que todos los demás construían muebles desde cero.

Sharpless también estipuló que las reacciones de clic deben llevarse a cabo en agua, en lugar de los solventes dañinos que comúnmente usan los químicos sintéticos para disolver sus reactivos. Este fue un concepto fabuloso, ya que permitiría la creación de moléculas rápidas, fiables y respetuosas con el medio ambiente para nuevos productos.

Pero el desafío fue hacer los cinturones y hebillas químicos. El primer ejemplo de química de clics fue ideado por Morten Meldal en 2008 mientras trabajaba en una reacción bien estudiada entre dos sustancias químicas; azidas y alquinos. Estos se utilizan con frecuencia para unir productos químicos, sin embargo, normalmente producen una gran cantidad de reactivos. Pero cuando se agregó cobre a la mezcla, la reacción produjo un producto increíblemente estable.

Haz clic en Química. El Premio Nobel de Química 2022. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2022. Mié. 5 de octubre de 2022.

La reacción se hizo extremadamente popular ya que permitía a los químicos cambiar rápidamente la funcionalidad de un producto químico o material. Una fibra podría tener la hebilla química adherida durante la fabricación y luego podría agregarse una funcionalidad adicional. La reacción facilitó la incorporación de antibacterianos, compuestos de protección UV o sustancias que conducen la electricidad.

En 2004, Carolyn Bertozzi llevó la química del clic un paso más allá al aplicar el principio a un problema biológico. Una técnica común para estudiar el comportamiento de las moléculas en una célula es adjuntar una etiqueta fluorescente brillante que es claramente visible bajo un microscopio. Sin embargo, conectar la etiqueta exactamente a la parte correcta de la celda es complicado.

Bertozzi se dio cuenta de que la química del clic ofrecía una solución. Desafortunadamente, el cobre, utilizado en el método químico del clic original de Meldal, es tóxico para los seres vivos, por lo que no se puede aplicar directamente al problema de Bertozzi. En cambio, se le ocurrió una técnica que funciona sin el cobre. Adjuntó la «hebilla» de azida a una molécula de azúcar. Esto se absorbe en la célula, se incorpora y se presenta en la superficie de la célula. Un alcalino modificado (el clip) conectado a una molécula fluorescente verde luego se agrega a la celda donde hace clic en el azúcar azida. Luego, la célula se puede rastrear fácilmente bajo un microscopio.

La técnica de Bertozzi ha llevado a comprender cómo las células tumorales evaden nuestro sistema inmunológico y ayudó a desarrollar métodos para rastrear las células cancerosas. También ha ayudado a dirigir las radioterapias directamente a las células cancerosas, reduciendo el daño a las células sanas cercanas.

La química del clic es elegante y eficiente. Ha permitido que los productos químicos se unan entre sí casi tan fácilmente como hacer clic en dos bloques de Lego. Su simplicidad ha hecho que sus usos se extiendan rápidamente por el campo de la química con aplicaciones en productos farmacéuticos, secuenciación de ADN y materiales con funcionalidad añadida (como magnética y eléctrica). No hay duda de que las aplicaciones de la técnica se expandirán y se aplicarán a los problemas más apremiantes del mundo.

Mark Lorch no trabaja, consulta, posee acciones ni recibe financiamiento de ninguna empresa u organización que se beneficiaría de este artículo, y no ha revelado afiliaciones relevantes más allá de su cargo académico.