Esta hoja sintética convierte la luz solar en fármacos

Artículo publicado originalmente por VICE Estados Unidos.

Las drogas farmacéuticas tienen un costo ambiental además del financiero. La planta farmacéutica promedio usa casi quince veces más energía por metro cuadrado que un edificio de oficinas comerciales, parte de la cual se usa para las reacciones químicas necesarias para fabricar medicamentos comunes, como aquellos contra la malaria.

Ahora unos investigadores de los Países Bajos dicen que han encontrado una manera de reducir estos costos de energía mediante el uso de luz solar y una hoja artificial para fabricar medicamentos donde y cuando sea.

Su trabajo, publicado el mes pasado en Angewandte Chemie, una revista de la Sociedad Química Alemana, demostró que se pueden producir sustancias químicas relevantes para la medicina (incluida una forma intermedia de la artemisinina del fármaco antipalúdico) utilizando concentradores solares modificados, que capturan la luz de manera similar a como lo hacen las hojas.

Un equipo dirigido por Timothy Noël, profesor asociado de la Universidad Tecnológica de Eindhoven en los Países Bajos, instaló sobre estos concentradores solares —que se pueden fabricar en forma de hojas reales— pequeñas vías llamadas microcanales. Las sustancias se colocan en estos microcanales y para que reaccionen son estimuladas por energía de luz solar. Para producir ascaridol, un fármaco antiparasitario, los investigadores usaron una lámpara equipada con una bombilla que simulaba las condiciones solares típicas, pero usaron luz natural para hacer el precursor antipalúdico.

"La energía solar es abundante, pero es muy dispersa para ser realmente útil en procesos químicos", escribió Noël en un correo electrónico. "Hemos superado este problema haciendo un reactor que puede recolectar la energía solar y enfocar esa energía a los canales de reacción".

Noël y su equipo crearon una versión prototipo de esta tecnología en 2016, que consistía en una rejilla de silicón teñida de rojo. En los años posteriores cambiaron la rejilla para que fuera de plexiglás y la tiñeron de rojo, verde y azul. Las versiones en forma de hoja resaltan las similitudes entre los microcanales y las venas naturales en las hojas, pero Noël dijo que los reactores utilizados en sus experimentos tienden a ser cuadrados para facilitar el cálculo. Aún así, el diseño en forma de hoja funciona, dijo.

En 2018, el equipo de Noël le agregó un sistema de retroalimentación al prototipo que mantiene constante la producción de luz del concentrador solar durante los cambios de clima y la presencia de nubes. Noël dijo que la última versión tiene una vida útil de alrededor de veinte años y puede producirse con menos de 55 dólares por metro cuadrado. La producción en masa puede reducir aún más estos costos, agregó.

Además de reducir costos, los reactores solares aceleran las reacciones químicas. En un caso, el tiempo de reacción bajó de seis horas a cinco minutos. Noël dijo que esto se debe al uso de los microcanales, cuyo funcionamiento equiparó con la forma en que la luz impregna el océano: a medida que profundizas en el mar y miras hacia abajo, dejas de ver tus pies, debido a que la luz solo llega a las capas superiores del agua. Del mismo modo, en una gran cámara de reacción expuesta a la luz, la energía solo alcanzará el exterior y no penetrará hasta la parte de en medio. Los microcanales maximizan la cantidad de reactivo expuesto a la luz y aceleran la reacción, dijo.

El enfoque inspirado en la naturaleza podría permitir la producción de medicamentos fuera de un laboratorio farmacéutico, incluso de manera local, donde se necesitan medicamentos específicos.

"El uso de un reactor como este significa, en principio, que puedes fabricar medicamentos en cualquier lugar, ya sean medicamentos contra la malaria en la selva o paracetamol en Marte", dijo Noël en un comunicado de 2016. “Todo lo que necesitas es luz solar y esta minifábrica”.

Este artículo apareció originalmente en VICE US.