Hojas artificiales como minifábricas de fármacos

El objetivo: producir fármacos de forma sostenible y barata, allí donde queramos. Ya sea en medio de la selva o incluso sobre Marte. Una “minifábrica” en la cual la luz solar sirva para producir productos químicos. Inspirados por las hojas de los vegetales, las cuales son capaces de recolectar suficiente luz solar con la que llevar a cabo un proceso que culmina en la producción de nutrientes para ellos, unos ingenieros químicos de la Universidad Técnica de Eindhoven en los Países Bajos han presentado un sistema con el que el escenario hipotético descrito al principio de este artículo podría hacerse realidad. El reactor prototipo del sistema, con la forma, deliberada, de una hoja de vegetal, ya funciona.

Usar luz solar para producir productos químicos ha sido durante mucho tiempo el sueño de muchos ingenieros químicos. El problema es que la luz solar disponible genera demasiada poca energía para propiciar las reacciones. Sin embargo, la naturaleza sí es capaz de hacerlo. Las moléculas antena en las hojas capturan energía de la luz solar y la recogen en los centros de reacción de estas, donde está presente suficiente energía solar para las reacciones químicas que proporcionan a la planta su alimento (fotosíntesis).

Hay una clase relativamente nueva de materiales, conocidos como concentradores solares luminiscentes (LSCs, por sus siglas en inglés), que consiguen capturar la luz solar de una forma parecida. Moléculas especiales sensibles a la luz en estos materiales capturan una gran cantidad de la luz incidente, que después transforman en luz de un color específico que es conducido hasta los bordes gracias a la conductividad de la luz. Estos LSCs se usan a menudo en combinación con células solares para aumentar su producción.

El equipo de Timothy Noël combinó las prestaciones de un LSC con una estructura especial de microcanales, incorporando canales muy delgados en un LSC de goma de silicio a través de los cuales se puede bombear un líquido. De esta forma, consiguieron poner en contacto la luz solar con las moléculas en el líquido a una intensidad lo suficientemente alta como para generar reacciones químicas.

Un prototipo de hoja artificial en el laboratorio. (Foto: Bart van Overbeeke)

Si bien la reacción que eligieron sirve solo como ejemplo inicial, los resultados superaron todas sus expectativas, y no solo en el laboratorio. Incluso un experimento en un día nublado demostró que la producción química era un 40 por ciento superior a la obtenida en un experimento similar pero sin el material LSC.

Las singulares hojas artificiales creadas por Noël y sus colegas poseen ciertamente mucho potencial para la producción de fármacos. Las reacciones químicas para obtenerlas precisan actualmente sustancias tóxicas y mucha energía, en forma de combustibles fósiles. Al usar luz visible, las mismas reacciones se vuelven sostenibles, baratas y, en teoría, muchísimo más rápidas. Pero Noël cree que esto es solo el principio. Con un sistema de este tipo, lo bastante avanzado, sería viable producir casi cualquier fármaco en casi cualquier lugar, ya fuese un medicamento para la malaria en la selva o paracetamol en Marte. Todo lo que se necesita es luz solar y una de estas “minifábricas” inspiradas en las hojas vegetales.