Premio Nobel de Química para los padres de la 'química click' o el Lego molecular con el que se puede construir «casi cualquier cosa»

En general, las moléculas tienen una estructura de átomos de carbono enlazados. La naturaleza ha desarrollado métodos para crearlos, pero ha sido mucho más complejo para los químicos. La razón es que los átomos de carbono de diferentes moléculas a menudo carecen de un impulso químico para formar enlaces entre sí, por lo que deben activarse de forma artificial. Darles un 'empujón'. Este impulso a menudo genera reacciones secundarias no deseadas, creando material 'sobrante' que debe ser eliminado antes del siguiente paso, lo que muchas veces lleva a una costosa pérdida de material.

En lugar de intentar que los reacios átomos de carbono reaccionaran entre sí, Barry Sharpless ideó una vía alternativa: imitando a la naturaleza, utilizar moléculas más pequeñas que ya tenían una estructura de carbono completa, y unirlas luego entre sí mediante puentes de átomos de nitrógeno o átomos de oxígeno, más fáciles de controlar. «Es un Lego molecular -explicaba en la rueda de prensa del anuncio del premio Olof Ramström, catedrático de Química y miembro del Comité- Lo genial es que este descubrimiento puede usarse casi para cualquier cosa, desde fármacos, polímeros, geles... Puedes incluso construir estructuras complicadas que transporten fármacos al cuerpo humano. Puedes hacer casi cualquier cosa», subrayaba.

A este método, Sharples lo bautizó como 'química click', ya que, al igual que en los juegos de construcción, puedes hacer encajar de forma sencilla pequeños bloques para crear elementos más complejos. En su estudio, publicado en 2001 -el mismo año en el que, precisamente, recibió su primer Premio Nobel de Química-, enumeró varios criterios que deben cumplirse para que una reacción química esté dentro de este método y sea estable. Además, la reacción no tendría que usar disolventes o, en caso de hacerlo, utilizar uno benigno o que se elimine fácilmente (preferentemente el agua). Esto solo fue el principio.

El siguiente paso estaba en manos del químico danés Morten Meldal, aunque él no lo sabía. En su laboratorio de la Universidad de Copenhague se encontraba desarrollando métodos para encontrar potenciales sustancias farmacéuticas cuando, al ejecutar una reacción rutinaria de un alquino con un haluro de acilo, encontró algo inesperado. Resultó que el alquino había reaccionado con el extremo equivocado de la molécula de haluro de acilo. En el extremo opuesto había un grupo químico llamado azida. Junto con el alquino, la azida creó una estructura en forma de anillo, un triazol.

Los triazoles son estructuras químicas muy útiles, pues son muy estables. De hecho, se encuentran en muchos productos farmacéuticos, tintes o agrícolas. Por su fiabilidad, son productos que los químicos intentaban crear en sus laboratorios; sin embargo, hasta la llegada de la química click este proceso creaba muchos subproductos no deseados. Meldal se dio cuenta de que los iones de cobre habían controlado la reacción de modo que, en principio, solo se formaba una sustancia. Incluso el haluro de acilo, que realmente debería haberse unido al alquino, permaneció más o menos intacto en el recipiente. Por lo tanto, era obvio para Meldal que la reacción entre la azida y el alquino era algo excepcional. Aunque tenía mucho de la técnica descrita por Sharpless, no lo relacionó hasta tiempo después.

De forma independiente, Sharpless también publicó un artículo sobre la reacción catalizada por cobre entre azidas y alquinos, que demuestra que la reacción funciona en agua y es confiable. Lo describió como una reacción click 'ideal', «la joya de la corona», según explican desde la Academia. La azida es como un resorte cargado, donde el ion de cobre libera la fuerza, en un proceso seguro con un «potencial enorme», según describió Sharpless. Esa reacción sería como un 'pegamento' para unir diferentes moléculas: si los químicos quieren unir dos moléculas diferentes, ahora pueden, con relativa facilidad, introducir una azida en una molécula y un alquino en la otra, uniéndolas después con la ayuda de algunos iones de cobre.

Esta técnica fue toda una revolución que permitió no solo utilizarla en investigación y nuevos fármacos, sino también para crear materiales con propiedades específicas, como que sean conductores de la electricidad, que sean antibacterianos o que protejan de la radiación ultravioleta. Sin embargo, hubo algo que Sharpless no predijo: esta técnica también se podría utilizar en seres vivos. Fue la tercera galardonada, Carolyn Bertozzi, quien descubrió esta aplicación.

Con mucho ingenio, modificó una reacción conocida, la reacción de Staudinger, y la usó para conectar una molécula fluorescente a la azida que introdujo en los glicanos de las células -polisacáridos que se encuentran de forma natural en la estructura de las células-. Debido a que la azida no afecta a las células, incluso se puede introducir en los seres vivos (gracias a las conocidas como 'reacciones bioortogonales'), por lo que usó su invención para mapear células.

Después, refinó su técnica: como el cobre es tóxico para los seres vivos, encontró un método para eliminar esta sustancia de la ecuación (gracias a la reacción en clic cicloadición azida-alquino promovida por tensión anular), lo que ha dado un enorme impulso a la exploración de cómo estas reacciones interactúan con las biomoléculas de las células y para estudiar los procesos de las enfermedades. De hecho, Bertozzi ha creado un fármaco biológico para evitar que los tumores cancerígenos se expandan. Actualmente este tratamiento se está probando en ensayos clínicos con personas.

«El Premio de Química de este año trata de no complicar demasiado las cosas, sino de trabajar con lo fácil y sencillo. Las moléculas funcionales se pueden construir incluso siguiendo una ruta directa», señaló Johan Åqvist, presidente del Comité Nobel de Química. Una ruta directa que aún sigue su camino.