Los investigadores de las Universidades de Amsterdam y Groningen, junto con un equipo internacional de químicos, han logrado avances significativos en la comprensión del comportamiento de cambio molecular de los compuestos azonio. Esta clase de moléculas tiene la capacidad de cambiar de forma bajo la influencia de la luz, lo que las convierte en candidatos ideales para el desarrollo de medicamentos controlados por luz. El estudio, publicado en el Journal of the American Chemical Society, utilizó espectroscopia láser avanzada, modelado químico cuántico y cálculos teóricos para proporcionar un análisis cuantitativo del comportamiento de cambio.

El uso de la luz para controlar procesos moleculares ha despertado un gran interés entre los químicos. Los motores moleculares controlados por luz, por ejemplo, le valieron al profesor Ben Feringa el Premio Nobel de Química en 2016. Un campo prometedor de aplicación para las moléculas conmutables con luz es la fotofarmacología, donde se pueden utilizar estos compuestos para controlar de manera precisa los procesos fisiológicos. Al utilizar la luz para inducir cambios de forma en las moléculas, es posible bloquear canales iónicos o inhibir enzimas, proporcionando un enfoque terapéutico específico y controlado.

Un candidato especialmente adecuado para la fotofarmacología es la clase de moléculas conocidas como compuestos azonio. Estos compuestos poseen varias características deseables, incluida la capacidad de ser conmutados mediante luz roja o infrarroja, que es segura para los humanos y puede penetrar profundamente en los tejidos vivos. También son estables en las condiciones del cuerpo humano y conservan su funcionalidad después de múltiples conmutaciones. Además, pueden persistir en su estado conmutado el tiempo suficiente para desencadenar una respuesta biológica.

La investigación realizada por el equipo liderado por el profesor Wiktor Szymanski en la Universidad de Groningen proporciona una comprensión exhaustiva de la fotoquímica y el comportamiento de conmutación de los iones azonio. Mediante la combinación de técnicas experimentales de espectroscopia con modelado computacional, los investigadores pudieron dilucidar los mecanismos por los cuales la absorción de fotones conduce a un cambio en la conformación molecular. También descubrieron cómo el intercambio de un protón con el solvente estabiliza esta transformación de forma y cómo el pH de la solución afecta la tasa de relajación del interruptor después de un pulso de luz.

Esta comprensión mecanicista del comportamiento de los iones azonio abre posibilidades para modificar estos compuestos y mejorar su eficacia en el control de biomoléculas. El desarrollo de fotoswitches que interactúen con las células vivas representa un avance prometedor hacia el futuro de los medicamentos inteligentes. Aunque aún se encuentra en etapas tempranas, esta investigación sienta las bases para el desarrollo de medicamentos controlados por luz con efectos secundarios reducidos y una mayor precisión.

Fuentes:
– Miroslav Medved’ et al, Mechanistic Basis for Red Light Switching of Azonium Ions, Journal of the American Chemical Society (2023). DOI: 10.1021/jacs.3c06157
– Universidad de Amsterdam