Material metal-orgánico podría ayudar a fabricar medicinas inteligentes

Pixabay 

Las estructuras metal-orgánicas (MOF por sus siglas en inglés) son uno de los descubrimientos más prometedores en la ciencia de materiales. Además de tener potenciales aplicaciones en el rubro energético, biotecnológico y biológico, estas estructuras sintéticas pueden ser útiles en la fabricación de fármacos inteligentes.

Ahora, un grupo internacional de científicos, liderados por Elena Khramenkova, de la Universidad ITMO en San Petersburgo (Rusia) ha realizado un modelo computacional que ha permitido encontrar una MOF basada en manganeso lo suficientemente estable como para ser de utilidad en la industria farmacéutica. El estudio ha sido aceptado en la revista Royal Society of Chemistry, pero aún está pendiente de ser publicado. Los expertos de ITMO en colaboración con N+1 reseñaron el avance.

¿Qué son los MOF? 

Los metales que conocemos son duros debido a que son compactos, tienen estructuras que no suelen tener demasiada distancia entre los centros de sus moléculas. Sin embargo, distintas investigaciones han descubierto que si se logra distanciar esos centros utilizando ligandos orgánicos, se pueden crear materiales porosos que sirven para almacenar gases como el hidrógeno.

Un MOF, entonces, tendría la apariencia de una malla tridimensional con espacios vacíos. Esos espacios, pueden ser utilizados para colocar alguna molécula. Se vería algo así como:


Wikimedia Commons

En la imagen superior, las columnas de color azul son los iones de zinc (un metal), los cuales están enlazados con ligandos de color blanco (carbono). Esta estructura alberga en su centro las esferas de color verde, que vendrían a ser moléculas de hidrógeno.

Esa particularidad ha hecho que se considere a los MOFs como compuestos que servirían para liberar diversos fármacos terapéuticos. Existe una variedad de métodos para inducir la liberación del fármaco, tales como la respuesta al pH, la respuesta magnética, la respuesta iónica, la respuesta a la temperatura y a la presión.

Pero para que funcionen de manera óptima se deben solucionar dos problemas: la toxicidad de los metales (algo que ya han logrado investigaciones previas) y su inestabilidad (debido a que los MOFs suelen degradarse en el ambiente). Esto último es lo que han explorado los científicos de la Universidad ITMO en su última investigación.

El modelo computacional

Lo que el equipo de la Dra. Khramenkova hizo, fue investigar computacionalmente el potencial de degradación de un bloque de construcción de estructura metálica orgánica con base en manganeso (Mn-MOF), específicamente el Mn-BTC (BTC = benceno-1,3,5-tricarboxilato).


Imagen: (a) estructura periódica de un Mn-BTC MOF y (b) miniatura de uno de los nodos. En esta representación los átomos de oxígeno son rojo, el manganeso es violeta y el carbono es gris.
Khramenkova et al.

Descubrieron que, aunque el Mn-BTC no funcionaría muy bien para la absorción de gas porque el marco estructural se deformaría, sí podría funcionar como nanocontenedor para entornos biológicos, esto es en las medicinas que puedan ser luego usadas en el cuerpo humano.

En el terreno de lo práctico, esta investigación podría servir para la futura fabricación de fármacos inteligentes. Se podría construir una MOF que pueda reaccionar y liberar un ingrediente farmacéutico activo (API) en base a los cambios en los tejidos, sin que exista el riesgo de toxicidad.

Esta no es la primera investigación en nanomateriales presentada por la Universidad ITMO. Hace poco, un grupo de investigadores de esa universidad rusa presentó un nuevo método de detección topológica que ayudará a mejorar la nanofabricación; y unos meses atrás, otro equipo encontró una forma de usar nanopartículas magnéticas para detener hemorragias internas.

 

Victor Román
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma.

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