La fineza de los manipuladores de moléculas, ganadores del Nobel de Química 2021

Premio Nobel 2021. En la última ceremonia dedicada a las categorías estrictamente científicas, este miércoles 6 de octubre, el jurado especializado de la Real Academia de Ciencias de Suecia decidió otorgarle el Premio Nobel de Química al dúo de científicos conformado por el alemán Benjamin List, director del Instituto Max Planck para la Investigación del Carbón, y el británico David MacMillan, profesor de la Universidad de Princeton en los Estados Unidos. Ellos desarrollaron una herramienta para la construcción molecular denominada organocatálisis.

Según un comunicado de la web Nobel Prize, este trabajo ha impactado de forma positiva en la industria farmacéutica y ha permitido que la química mejora su relación con la ecología.

“Muchas áreas de investigación e industrias dependen de la capacidad de los químicos para construir moléculas que puedan formar materiales elásticos y duraderos, almacenar energía en baterías o inhibir la progresión de enfermedades”, apunta el texto al inicio.

• El uranio de la Segunda Guerra Mundial revela qué tan cerca estuvo la Alemania nazi de crear una bomba atómica
• Una científica revela cómo los neandertales de una cueva croata siguen viviendo en los genes de los humanos actuales

Johan Åqvist, presidente del Comité Nobel de Química, dijo que el concepto que elaboraron los dos investigadores galardonados es tan simple como ingenioso. En principio se creyó que había solo dos tipos de catalizadores, sustancias que controlan y aceleran reacciones químicas: metales y enzimas. Sin embargo, en el 2000 —cada uno por su cuenta—, List y MacMillan se detuvieron a observar una tercera clase de catálisis: la organocatálisis asimétrica, basada en pequeñas moléculas orgánicas.

Catalizadores metálicos y enzimas

Los catalizadores pueden descomponer moléculas y unirlas a otras. Mediante ese proceso se extraen miles de sustancias como plásticos, perfumes o aromas de alimentos. Antes del año 2000, se supo que los metales eran excelentes catalizadores para acomodar electrones, pero necesitan un lugar libre de oxígeno y humedad. Este punto llena de dificultades a las industrias. Además, los metales pesados perjudican el medioambiente.

Las proteínas llamadas enzimas son el segundo tipo de catalizador conocido. “Pueden construir moléculas complicadas con una precisión asombrosa, como el colesterol, la clorofila o la toxina llamada estricnina”, señala la web oficial Nobel Prize. Los seres vivos se revisten de grupos de enzimas destinadas a sobrellevar reacciones químicas indispensables para mantenerse activos.

Inspirados en ambos catalizadores, miembros del Instituto de Investigación Scripps en el sur de California y List trabajaron en rediseñar anticuerpos, los que se adhieren a virus y bacterias que ingresan al cuerpo humano, para que gesten reacciones químicas. Los llamaron anticuerpos catalíticos. Así, el alemán se preguntó cómo funcionan realmente las enzimas y fue abriéndose paso en la investigación.

Benjamin List pensó en cómo habían usado al aminoácido llamado prolina como catalizador en la década de los 70. Con sus experimentos, 25 años después, lo comprobó. “En comparación con los metales y las enzimas, la prolina es una herramienta de ensueño para los químicos. Es una molécula muy sencilla, barata y respetuosa con el medioambiente”, destaca el comunicado del Premio Nobel 2021.

En los primeros resquicios del siglo XXI, David MacMillan también trabajaba en esa idea. Luego de dejar atrás el estudio con metales, el británico empezó a diseñar moléculas orgánicas simples. Allí fue cuando acuñó el término organocatálisis. Gracias a ello, en los procesos industriales, a través de una “reacción en cascada”, se pueden reducir los desperdicios de productos químicos y cuidar el medioambiente.

Organocatálisis en producción farmacéutica

Usando organocatálisis, los investigadores poseen la aptitud de producir sustancias con potencial curativo. De lo contrario, solo las aislarían desde cantidades pequeñas en plantas raras u organismos de aguas profundas.

El método también se utiliza para agilizar la producción de composiciones farmacéuticas existentes. Ejemplos de esto incluyen a la paroxetina, que se utiliza para tratar la ansiedad y la depresión, y el medicamento antiviral oseltamivir contra las infecciones respiratorias, explica el comunicado del Premio Nobel de Química 2021.