Quando prendi una bottiglia di paracetamolo, potresti cercare sollievo da un mal di testa. Ma se prendi più di quanto raccomandato, il farmaco può danneggiare il fegato.

Questo perché quando un componente del farmaco, una sottostruttura denominata anilina, si rompe nel fegato, può produrre metaboliti tossici. Ora, I ricercatori dell'Università del Michigan hanno sviluppato un nuovo elemento costitutivo che può fungere da alternativa più sicura per lo sviluppo di nuovi farmaci.

L'industria farmaceutica utilizza comunemente le aniline come base per lo sviluppo di nuove terapie farmacologiche. Ma il modo in cui il fegato metabolizza molte terapie farmacologiche contenenti aniline può causare effetti collaterali tossici. Per esempio, il sovraccarico del fegato con paracetamolo può causare insufficienza epatica. Altri farmaci possono innescare una risposta immunitaria dannosa nel corpo a causa del metabolismo indesiderato.

"L'anilina è una struttura comune facile da realizzare, " ha detto Corey Stephenson, Professore di chimica UM. "Il problema con le aniline è che sono prontamente metabolizzate dal nostro fegato, e questo può creare problemi. Vogliamo che i nostri farmaci vengano metabolizzati, ma non in un modo che li induca ad avere effetti tossici".

La ricerca di Stephenson e del suo team sullo sviluppo di un elemento costitutivo più sicuro è iniziata con il desiderio di esplorare modi per utilizzare la luce visibile per guidare le reazioni chimiche. Il team ha iniziato a esaminare strutture chiamate aminociclopropani, sperando di convertirli in composti più complessi e più preziosi.

Il team ha riconosciuto il potenziale per convertire gli aminociclopropani in un composto diverso, un 1-aminonorbornano, che è più complesso e tradizionalmente molto difficile da sintetizzare. Il team di ricerca si è anche reso conto che questi 1-aminonorbornani potrebbero essere molto utili per scoprire nuovi indizi di farmaci.

Il vantaggio? Gli 1-amminonorbornani non sembrano essere metabolizzati in modo dannoso dagli enzimi epatici.

"Ci siamo resi conto che possiamo usare questi nuclei di aminonorbornano come sostituto di un'anilina, " disse Daryl Staveness, un ricercatore post-dottorato UM e membro dell'American Cancer Society. "Generalmente, le aziende farmaceutiche dovranno riprogettare i farmaci che ne fanno uso per evitare quell'evento di ossidazione. Ma nell'usare gli aminonorbornani, non dobbiamo preoccuparci di quei problemi di elaborazione metabolica."

Il processo utilizzato dal team per convertire gli aminociclopropani nelle strutture benefiche dell'1-amminonorbornano ha un altro vantaggio:poiché la reazione necessaria per produrre la molecola è alimentata dalla luce visibile, Gli 1-aminonorbornani possono essere prodotti a basso costo, sostenibile e su larga scala.

"È poco costoso. È mite, " ha detto il co-autore e studente laureato UM Taylor Sodano. "Utilizzando approcci chimici tradizionali, Gli 1-aminonorbornani sono stati precedentemente difficili da sintetizzare, richiedendo sequenze di reazioni inefficienti e costringendo condizioni inflessibili. Ora, possiamo farlo in un solo passaggio a temperatura ambiente, utilizzando la luce visibile e condizioni rispettose dell'ambiente."

Per produrre 1-aminonorbornani, il team ha impiegato un fotocatalizzatore per eseguire la trasformazione desiderata. I catalizzatori sono composti che facilitano una reazione chimica, e nel caso della catalisi fotoredox, il marchio speciale di fotochimica utilizzato dal team, i catalizzatori funzionano utilizzando l'energia della luce visibile per trasportare gli elettroni tra le molecole.

Quando Sodano e Staveness mescolano il loro fotocatalizzatore con un aminociclopropano ed espongono la soluzione a luci LED, il catalizzatore prende un elettrone dall'aminociclopropano, iniziando il processo che produce l'1-amminonorbornano, cui manca ancora il suo elettrone. Il catalizzatore restituisce quindi l'elettrone per completare la reazione. Non c'è altro da aggiungere se non la luce, rendendo questo processo eccezionalmente rispettoso dell'ambiente.

La coautrice dello studio Klarissa Jackson della Lipscomb University ha studiato la sicurezza degli 1-aminonorbornani. Ha applicato i composti a frammenti di fegato contenenti gli enzimi che tipicamente metabolizzano i composti dei farmaci. Ha scoperto che quando gli enzimi scompongono gli 1-aminonorbornani, il processo non ha prodotto i metaboliti dannosi che risultano dalle aniline.

"Le persone si sforzano sempre di generare farmaci più sicuri e migliori, e ciò di cui abbiamo bisogno dal punto di vista della chimica sono più strumenti per farlo, "Ha detto Stephenson. "Inoltre, possiamo combinare la sostenibilità con questi nuovi strumenti, così ottieni sia un modo ecologico per produrre questi composti, e i prodotti finali hanno il potenziale per avere implicazioni sulla salute umana".