Tres meses antes de que la Academia Sueca de Ciencias anunciara en 2001 la concesión del premio Nobel a William S. Knowles, Ryoji Noyori y Barry Sharpless, el propio Sharpless publicaba una revisión sobre lo que denominó Clic Chemistry. El pasado miércoles 5 de octubre, la Academia volvió a distinguirle con el premio Nobel de Química 2022 junto con Carolyn R. Bertozzi y Morten Medal.
Es poco frecuente que una persona consiga dos premios Nobel: más allá de la conocidísima Maria Skłodowska-Curie (Física en 1903 y Química en 1911), sólo Frederick Sanger (Química en 1958 y 1980), John Bardeen (Física en 1956 y 1972) y Linus Pauling (Química en 1954 y Paz en 1962).
Crear moléculas sin desperdicio
El Nobel de 2022 reconoce a los químicos que desarrollan nuevas reacciones que permiten preparar moléculas en el laboratorio, e incluso a escala industrial, usando una aproximación a modo de bloques de “Lego”.
No se trata del reconocimiento a una reacción química concreta, sino a una estrategia que permite conectar dos fragmentos moleculares sin que se forme ningún subproducto. De este modo se pueden construir estructuras moleculares diversas minimizando al máximo los residuos y atendiendo a unos de los principios de la Química Sostenible: la economía atómica. Esto es, no “desperdiciar” materia al tiempo que se evitan etapas de purificación de los compuestos preparados.
La reacción paradigmática de la Química Clic es la reacción de una azida –con tres átomos de nitrógeno– con un hidrocarburo para formar 1,2,3-triazol. La reacción era conocida desde 1893, y fue estudiada en la década de los años 50 por otros investigadores premios Nobel, pero su uso estaba muy limitado hasta que en 2001 Morten Meldal (otro galardonado) descubrió cómo hacer la reacción a temperatura ambiente. Y de manera casi simultánea, Sharpless logró realizar esta reacción en agua.
Se abría así una línea de trabajo novedosa con aplicaciones en muy diversos campos. Por ejemplo, la síntesis de una supermolécula ¡de 4 nanómetros de tamaño! –“superbola”, según los autores– que inhibe la infección celular por un virus del Ébola artificial se creó con doce reacciones clic.
Química dentro de organismos vivos
Bertozzi, que trabajaba en métodos para determinar la estructura y función de los azucares en las células, se preguntaba si era posible realizar reacciones orgánicas dentro de un organismo vivo. La respuesta fue un sí rotundo.
Fue ella misma quien introdujo el término biortogonal para definir las reacciones quimioselectivas que pueden usarse en sistemas biológicos. Son reacciones que pueden realizarse en condiciones fisiológicas sin interferir ni verse afectadas por los procesos biológicos que ocurren en el entorno. Su atención se centró en los glicanos, carbohidratos que se unen en la superficie de proteínas y células.
Las reacciones que desarrollaron han tenido múltiples aplicaciones. Por ejemplo, en el caso de Bertozzi, se ha centrado en los glicanos en la superficie de células tumorales, mostrando que algunos glicanos pueden proteger a los tumores frente al sistema inmunitario y hacer que las células inmunitarias “se apaguen”. ¿La solución? Romper la unión de los glicanos en la superficie de la célula tumoral para hacerlas vulnerables.
Recordando la intervención de Sharpless en 2001 al recibir el galardón por primera vez, la Academia señala que “estas cuatro palabras de elogio son necesarias para hacer justicia a la química para la que él, Carolyn Bertozzi y Morten Meldal han sentado las bases. Además de ser elegante, inteligente, novedosa y útil, también aporta el mayor beneficio a la humanidad”, idea esta última siempre presente en la concesión de los premios Nobel como reflejó Alfred Nobel en su testamento.