I processi di produzione sostenibili e rispettosi dell’ambiente svolgono un ruolo sempre più importante in quasi tutti i settori industriali. La produzione di principi farmaceutici attivi, in particolare, comporta l'uso di vari materiali e reagenti, molti dei quali hanno proprietà dannose per l'ambiente e richiedono pertanto trattamenti e smaltimenti costosi.
I ricercatori dell'Università di Graz e dell'Istituto Helmholtz per la ricerca farmaceutica Saarland (HIPS) sono ora riusciti a sviluppare una strategia per la sintesi di principi farmaceutici attivi dai rifiuti di legno che non coinvolge materiali di partenza o sottoprodotti dannosi. Il team ha pubblicato i risultati sulla rivista Angewandte Chemie International Edition .
La base per la strategia sviluppata per produrre nuovi principi attivi è il composto lignina. La lignina è un biopolimero presente nelle piante ed è responsabile della loro lignificazione e stabilità. Chimicamente la lignina è costituita da un gran numero di diversi composti aromatici legati tra loro. Se la lignina viene scomposta nei suoi singoli elementi costitutivi, questi possono poi essere utilizzati per produrre prodotti di alto valore come carburanti o prodotti chimici fini. Poiché la lignina è uno dei composti organici più abbondanti al mondo, può essere ottenuta sia in modo sostenibile che in grandi quantità.
I team di Anna Hirsch (HIPS) e Katalin Barta (Università di Graz) hanno ora dimostrato con successo che è possibile utilizzare la lignina anche per la produzione di principi attivi farmaceutici in un processo rispettoso dell'ambiente. HIPS è un sito del Centro Helmholtz per la ricerca sulle infezioni in collaborazione con l'Università del Saarland.
Il punto di partenza dello studio è stato un processo efficiente messo a punto dal gruppo di Barta per la degradazione della lignina in una sostanza precursore ideale per la produzione di potenziali principi attivi. Sulla base di questa molecola, i ricercatori hanno creato diverse strategie per la sintesi di quattro diverse classi di sostanze, ciascuna con più derivati.
Un vantaggio decisivo è stato il fatto che, oltre alla sostanza di partenza lignina, nel processo sono stati utilizzati solo altri solventi e reagenti non nocivi e biodegradabili. Pertanto, la piattaforma consolidata offre la possibilità di una produzione sostenibile ed ecologica di sostanze precursori attive per lo sviluppo di farmaci, finora una rarità nel settore farmaceutico.
Dopo aver convertito con successo la lignina in diverse classi di potenziali sostanze attive, i ricercatori ne hanno esaminato l'attività biologica. "Nel caratterizzare le nostre molecole sintetizzate, abbiamo esaminato quali sostanze erano in grado di influenzare la crescita di diversi tipi di batteri, o anche di cellule tumorali", afferma Hirsch, capo del dipartimento di progettazione e ottimizzazione dei farmaci presso l'HIPS e professore di chimica farmaceutica. all'Università del Saarland.
"Siamo rimasti piacevolmente sorpresi:molti dei candidati prodotti hanno mostrato un'eccellente attività, anche contro i germi che spesso mostrano resistenza ai comuni antibiotici in contesto clinico e quindi causano grossi problemi. Questo ci dimostra che la nostra strategia è perfettamente in grado di rispondere alla necessità di nuovi composti."
Uno dei composti più promettenti è già stato testato in un modello di infezione sulle larve della grande falena della cera. Rispetto alle larve non trattate, un numero significativamente maggiore di larve è sopravvissuto all'infezione con l'agente patogeno Streptococcus pneumoniae quando sono state trattate contemporaneamente con il composto prodotto dai ricercatori. S. pneumoniae può anche infettare l'uomo e causare una grave polmonite.
"La nostra tecnologia ci consente di produrre molecole a cui altrimenti sarebbe molto difficile accedere, e sulla base di una sostanza che normalmente sarebbe considerata un rifiuto", afferma Barta, professore di chimica bioorganica all'Università di Graz.
"Siamo certi che i processi produttivi del futuro dovranno essere ecologici e sostenibili. Già oggi in alcuni settori della produzione farmaceutica si registra una grave carenza di risorse. Quindi, se riusciamo a offrire un'alternativa economicamente valida basata sulla lignina, potremo può affrontare due problemi contemporaneamente."
Poiché attualmente la produzione di principi attivi utilizza spesso reagenti e materiali di partenza a base di petrolio, il passaggio alle risorse rinnovabili fornirebbe un contributo importante alla riduzione della dipendenza dai combustibili fossili. In ulteriori studi, i team dei due ricercatori intendono approfondire e ottimizzare i loro composti più promettenti.
Ulteriori informazioni: Anastasiia M. Afanasenko et al, Strategie sintetiche pulite per molecole biologicamente attive dalla lignina:un percorso verde verso la scoperta di farmaci, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI:10.1002/anie.202308131
Informazioni sul giornale: Edizione Internazionale Angewandte Chemie
Fornito dall'Associazione Helmholtz dei centri di ricerca tedeschi
