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R+D CSIC es una publicación electrónica para dar a conocer la investigación de los centros del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Está elaborado por la Unidad de Comunicación y Transferencia de Tecnología de la Delegación del CSIC en Cataluña. |
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Temas por áreas Ciencia y Tecnologías Químicas
Se ha presentado la nueva Red Temática de Sistemas Coloidales, creada con el apoyo de la Direcció General de Recerca de la Generalitat de Catalunya. Está constituida por grupos del Departamento de Tencioactivos del Centro de Investigación y Desarrollo (CID-CSIC), de las Facultades de Química y de Farmacia de la Universidad de Barcelona, de la Escuela de Ingenieria Industrial (Universidad Politécnica de Catalunya) y del Departamento de Tecnología de Alimentos de la Universidad de Lleida. Todos estos grupos ya llevaban mucho tiempo trabajando en coloides. Ahora, con la Red, juntan experiencia y infraestructura para potenciar la investigación y ofrecer a las empresas un servicio más amplio. Hablar de sistemas coloidales es hablar de emulsiones : como hacerlas, como mantener una dispersión y una textura idónea, como evitar que sus componentes se separen... Así, una mahonesa sin huevo, que es un emulsionante natural, necesita un tratamiento específico para obtener la textura y el punto de emulsión habitual. Pinturas, cosméticos, farmácia, alimentación, son, entre otros, sectores industriales a los que se puede aplicar los resultados de los trabajos de esta nueva Red.
Científicos del Departamento de Química Orgánica Biológica de Centro de Investigación y Desarrollo (CID-CSIC), y del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad de Valencia, se han unido para trabajar en el campo de la química combinatoria. Como resultado, ya han creado su primera biblioteca de moléculas orgánicas. La biblioteca contiene más de 10.000 pseudopéptidos de interés para sectores como el biomédico o el agroalimentario, y está a disposición de las empresas. Los investigadores también están abiertos a elaborar bibliotecas específicas para las empresas que lo requieran. Hace unos años, la retención en el desarrollo de nuevos fármacos era el ensayo de la actividad biológica, proceso más largo y complejo que la síntesis de moléculas. El desarrollo e implantación de procesos automatizados de ensayo ha permitido acortar este tiempo de ensayo hasta unos niveles que han invertido la situación anterior: en la actualidad la demanda de moléculas para ser probadas se ha convert ido en el paso limitante para el desarrollo de fármacos. Si sintetizar los productos, uno a uno, es un proceso demasiado largo y poco eficiente ¿porqué no sintetizar y ensayar grupos más numerosos de moléculas (bibliotecas), construidas de forma lógica y simultánea ? Así, una vez encontrado un resultado de actividad biológica de interés, se puede volver hacia atrás y "desagrupar" los componentes de las bibliotecas para encontrar las moléculas responsables de la actividad. Esta es la idea de la química combinatoria, especialidad nacida en EEUU a principios de los años 90. La aplicación de esta idea, que ahora empieza a introducirse en España, está transformando el sector farmacéutico en EEUU. Las bibliotecas de moléculas acortan el tiempo de síntesis y permiten probar, simultáneamente, muchas sustancias a la vez. Es por este motivo que ofrecen más posibilidades de encontrar nuevos productos de los llamados "cabezas de serie" (moléculas con propiedades y actividades inesperadas, que nadie hubiera imaginado nunca por deducción) así como optimizar estructuras ya activas. Se ha argumentado que la química combinatoria, conjuntamente con el estudio del genoma humano y los procesos automatizados de ensayo, constituyen las tres tecnologías de futuro para el descubrimiento de nuevos fármacos cabezas de serie o para la optimización de estructuras de actividad conocida. Sobre el alcance económico que ha alcanzado este campo, un informe económico publicado en Chemical and Engineering News (1996) cifraba en más de mil millones de dólares los acuerdos de I+D entre las multinacionales farmacéuticas y las empresas creadas alrededor de la química combinatoria. Entre estas transacciones destacan los más de 500 millones de dólares invertidos por Glaxo-Wellcome en la adquisición de la empresa Affymax, una de las empresas punta del sector.
En 1996, la Unión Europea promulgó una nueva Directiva para la prevención y el control integrado de la contaminación (96/61/CE), que amplía el conjunto de contaminantes que deberían ser controlados en los efluyentes industriales. A partir de esta nueva directiva, la llamada "lista negra" será, en pocos años, mucho más amplia (recordemos que la última lista, aún vigente, es de 1976). Esto obviamente afectará a las empresas. Así, el objetivo actual es conseguir los métodos para detectar y controlar el mayor número posible de contaminantes desconocidos o indetectables, cualitativa y cuantitativamente. Esta es la meta del Waste Water Cluster (WWC), un grupo creado este mismo año que une investigadores de Austria, Alemania, España, Grecia, Países Bajos, Reino Unido y Suecia. El WWC está coordinado por Damià Barceló, del Departamento de Química Ambiental del Centro de Investigación y Desarrollo (CID-CSIC), en Barcelona. Para caracterizar los contaminantes desconocidos o indetectables, los investigadores combinarán la cromatografía de líquidos y la espectrometría de masas con la extracción en fase sólida con polímero sorbente o con la ionización química a presión atmosférica. Pero el control ambiental industrial requiere sistemas más rápidos y económicos. Por ello, los investigadores desarrollarán también biosensores y ELISA (Enzyme Linked InmunoSorbent Assays), kits que contienen anticuerpos y enzimas sensibles a los contaminantes. Estos son, actualmente, el mejor instrumento disponible para detectar y cuantificar los contaminantes en los residuos industriales. El Departamento de Química Ambiental del CID ya está probando kits ELISA para determinar pentaclorofenol, carcinogénicos PAHs y BTEX (benzeno, tolueno, etilobenzeno, i o-, m- i p-chileno).
Investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC) han desarrollado un nuevo catalizador homogéneo altamente activo, de interés para la industria farmaceútica y química en general. Se ha demostrado que en hidrogenación de sustancias, proceso
habitual en la industria con el que se convierten sustancias
insaturadas en saturadas, es 8 veces más rápido que el
catalizador Wilkinson, uno de los más utilizados para este
proceso. El nuevo catalizador es especialmente eficaz cuando se
trata de alquenes terminales (sustancias con doble enlace al
final de la cadena). Hasta ahora se ha demostrado que es activo
en 50.000 ciclos.
El Departamento de Química Ambiental, del Centro de Investigación y Desarrollo (CID-CSIC), y el Departamento de Ingeniería Química de la Universidad Politécnica de Cataluña, estudian las posibilidades de uso del C02 supercrítico para eliminar residuos tóxicos de suelos, cenizas de incineradoras o residuos sólidos de las industrias. Los investigadores se centran fundamentalmente en la extracción de compuestos tóxicos de carácter orgánico (dioxinas, aromáticos policíclicos, herbicidas, PCB's...). Esta metodología, que se puede complementar con otras para reciclar el residuo o bien para eliminarlo, también podría ser aplicada en casos de vertidos accidentales en plantas industriales.
Uno de los grandes problemas que el químico orgánico debe afrontar es el relacionado con la síntesis de productos con uno o varios centros quirales. Se trata de sustancias que, conteniendo exactamente las mismas moléculas, pueden presentarse con estructuras diferentes y, por ello, con variaciones en sus propiedades. Los métodos convencionales pueden requerir pasos previos tediosos, tienen generalmente baja enantioselectividad y hacen necesario el uso de disolventes orgánicos para superar la poca solubilidad de los compuestos orgánicos en agua. Además, los compuestos auxiliares quirales son generalmente caros. Toda una serie de inconvenientes que hacen atractiva la alternativa de las enzimas, cuyas ventajas se empiezan a conocer desde hace pocos años. El Departamento de Química Orgánica Biológica del Centro de Investigación y Desarrollo (CID-CSIC) estudia el uso de enzimas como catalizadores para llevar a cabo reacciones orgánicas de forma enantoselectiva. Como ejemplos de aplicación se puede destacar la preparación vía enzimática del edulcorante aspartame, la conversión de la insulina de cerdo en insulina humana, la síntesis del carbovir (agente contra el virus del SIDA) o la preparación del (S)-propanalol (para el tratamiento de problemas cardiovasculares). El Departamento de Química Orgánica Biológica del CID ha empezado una investigación que abarca el uso de enzimas para la preparación enantioselectiva de alcoholes quirales con actividad farmacológica. Actualmente trabajan en la síntesis del BMS 181100, un potente antidepresivo.
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