El Premio Nobel de Química de 2022 fue otorgado a Carolyn R. Bertozzi, Morten P. Meldal y K. Barry Sharpless por su desarrollo de la química click y la química bioortogonal. Este es el segundo Premio Nobel para Sharpless, quien ganó el año 2001 por sus investigaciones sobre reacciones de oxidación estereoselectiva. Los detalles fueron compartidos en el sitio web de la academia.
Sharpless y Meldal
Barry Sharpless, ahora dos veces premio Nobel, es especialista en química orgánica. Su objetivo era inventar reacciones químicas que pudieran tener lugar en el agua, en presencia de oxígeno, de forma rápida y con altos rendimientos. En un artículo de 2004, enumeró varias reacciones conocidas y las combinó en la clase de reacciones de clic.
Sin embargo, se puede decir que la química click en sí misma comenzó con Morten Meldal. En 2002 el químico danés publicó un artículo sobre la cicloadición catalítica de azida-alquino. En el mismo año, independientemente de Meldal, esta reacción también fue informada por Barry Sharpless y sus colegas.
La reacción de cicloadición azida-alquino se produce entre las moléculas de dos sustancias que contienen dos grupos funcionales diferentes: azida y alquino. El grupo azida consta de tres átomos de nitrógeno unidos entre sí. Los alquinos son sustancias con enlaces triples carbono-carbono.
Dos moléculas en presencia de un catalizador a base de cobre se combinan en una y dan triazol, un heterociclo cíclico con tres átomos de nitrógeno. Además, la reacción, por regla general, transcurre rápidamente y con un alto rendimiento.
El turno de Bertozzi
Dos años más tarde, Carolyn Bertozzi se unió a la investigación de la química click y encontró una aplicación específica para ella. La científica logró llevar a cabo la reacción de cicloadición de azida-alquino sin catalizador.
Para esto, Bertozzi primero tomó alquino ciclooctino tenso estéricamente, que pasó de manera sencilla al producto, ya que la eliminación de la tensión del núcleo cíclico es termodinámicamente beneficiosa. Dicha reacción resultó ser bioortogonal: no interfirió con los procesos biológicos en las células vivas.
De esta forma, Bertozzi lo aplicó con éxito al estudio de los glicanos, polisacáridos ubicados en la superficie de las células. Estos están involucrados en los procesos de reconocimiento celular y juegan un papel importante en los procesos inmunitarios.
Importancia
Las reacciones de clic desarrolladas por Bertozzi pueden usarse dentro de organismos vivos, porque no involucran iones de cobre que son tóxicos. Estas reacciones desempeñan un papel importante en muchos procesos biológicos, como cuando los virus infectan las células o se activa el sistema inmunitario.
Sus reacciones bioortogonales, que ocurren sin alterar la química normal de la célula, se utilizan globalmente para mapear el funcionamiento de la célula. Algunos científicos ahora están investigando cómo podrían emplearse dichas reacciones para diagnosticar y tratar el cáncer.
Potencialmente, será posible dirigir un marcador radiactivo a las células cancerosas y administrar un compuesto tóxico o radiactivo que las mate. Asimismo, se podrá usar para dirigir las enzimas a las células cancerosas que eliminan la capa de carbohidratos. Si esto ocurriese, el sistema inmunitario sería capaz de ver la célula cancerosa.