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Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

La nueva química organometálica

Clásicamente la Química se divide en dos grandes especialidades que vienen a corresponder a las también dos grandes divisiones de la materia: la química inorgánica en relación con el reino inanimado, mineral y la química orgánica, más conectada con las sustancias presentes en la materia viva, la inmensa mayoría de las cuales poseen átomos de carbono en su composición

La nueva química organometálica
Clásicamente la Química se divide en dos grandes especialidades que vienen a corresponder a las también dos grandes divisiones de la materia: la química inorgánica en relación con el reino inanimado, mineral y la química orgánica, más conectada con las sustancias presentes en la materia viva, la inmensa mayoría de las cuales poseen átomos de carbono en su composición.
 
Hace ya más de 160 años un científico danés fue capaz de preparar un compuesto de tipo mixto, organometálico, que contenía átomos de platino, así como iones inorgánicos cloruro y potasio, pero que también poseía otro componente importante el compuesto orgánico etileno. Pero el nacimiento oficial de la química organometálica corresponde a la fecha de 1963, cuando el alemán Ziegler y el italiano Natta consiguieron el Premio Nobel de Química por sus investigaciones en este campo, inaugurando de este modo una familia de premios Nobeles que se ha ido incrementando desde entonces en varias ocasiones.
 
¿Cuál es el interés de los compuestos organometálicos? Muy diverso y con variadas facetas científicas y de aplicación práctica. Más aún cuando en la actualidad la industria química va pasando desde las voluminosas producciones de sustancias de gran consumo y bajo precio a procesos denominados de Química Fina, para la obtención de polímeros semiconductores, drogas, aditivos, cosméticos, productos activos biológicamente, etc. Muchas sustancias presentes en la Naturaleza son de tipo organometálico. Así, la inglesa Dorothy Hodkin, premio Nobel de Química en 1964, que unos años antes había determinado la estructura de la hasta entonces misteriosa sustancia que, presente en los hígados animales, curaba la anemia perniciosa. Esa molécula, la vitamina B12, es un organometálico con cobalto y el conocimiento de su estructura permitió su síntesis y su uso farmacológico amplio.
 
El papel biológico de la vitamina B12 se debe a su carácter de coenzima, colaboradora de la actuación catalítica enzimática. Efectivamente, la tercera parte de todos los enzimas actualmente conocidos necesitan metales para realizar su función catalítica y existen numerosos grupos investigadores en todo el mundo que no sólo profundizan en los mecanismos de actuación de estas metaloenzimas, sino que intentan sintetizar químicamente en el laboratorio estructuras semejantes, parcial o totalmente, a las de las metaloenzimas naturales a fin de disponer de catalizadores que sean mucho más eficaces que los tradicionales inorgánicos.
 
Precisamente en el campo de la catálisis es donde más han sido utilizados los compuestos organometálicos hasta hoy. Teniendo en cuenta la existencia de unos 80 elementos metálicos y de miles y miles de posibles ligandos orgánicos, las posibilidades de desarrollar combinaciones diferentes y precisas son muy grandes y existen numerosos ejemplos de catalizadores heterogéneos y homogéneos. Los heterogéneos generalmente son metales o compuestos metálicos depositados sobre materiales resistentes al calor y que en forma de polvo sólido se añaden a la mezcla de reacción, usualmente líquida o gaseosa. Un ejemplo de catálisis heterogénea sería el uso de titanio en forma de complejo orgánico con grupos etilo, para polimerizar el etileno y obtener polietileno en el denominado proceso Ziegler­Natta. Un catalizador en fase homogénea conteniendo el metal rodio es la base del proceso desarrollado por la empresa Monsanto Chemical Co. para la obtención anual de más de un millón de toneladas de ácido acético.
 
Pero no acaban ahí las posibilidades de los compuestos organometálicos. Su uso ha posibilitado la obtención de nuevas sustancias orgánicas y biomoléculas, cuya síntesis había sido imposible hasta entonces o cuya obtención a partir de materia viva es difícil y cara. Así ocurrió con el amino­ácido L-dopa usado en el tratamiento de la enfermedad de Parkinson. Un campo diferente y de gran importancia actual y futura es el desarrollo de láseres semiconductores de menor tamaño y mayores prestaciones que los convencionales: Para la obtención de semiconductores organometálicos se están explorando una gran diversidad de opciones a base de galio, aluminio, indio, arsénico, fósforo, antimonio, etc., unidos a diversos ligandos.
 
Aunque se pueden enumerar otras numerosas aplicaciones, finalizaremos citando el creciente uso de algunos organometálicos como drogas o medicamentos muy eficaces. Así, el denominado cis-platino inhibe la replicación del ADN (necesaria para la división celular) y ello es la base de su efecto terapéutico anticanceroso. Otros complejos a base de oro se utilizan clínicamente, en forma de oligómeros, con el oro en situación de valencia 1, para tratar ciertas enfermedades, sobre todo las de tipo artrítico. Más recientemente, en los últimos dos años, se está investigando intensamente en otra nueva aproximación curativa denominada terapia fotodinámica.
 
La terapia fotodinámica en principio podría ser útil para el tratamiento de tumores cercanos a las superficies corporales y, por tanto, alcanzables con un sensor tipo fibra óptica. Se trata de desarrollar metaloporfirinas específicas, algunas de las cuales se acumulan selectivamente en los tumores. Una vez concentradas en el tumor, mediante la fibra óptica se irradia con luz visible a unas determinadas longitudes de onda y ello produce la destrucción de las metaloporfirinas y la producción in situ del denominado oxígeno sínglete, 102, que es una forma muy activa y excitada del oxígeno, que ocasiona un ataque intenso al tejido tumoral. Los resultados obtenidos por varios grupos de investigación hacen albergar esperanzas fundadas en una rápida aplicabilidad futura de esta nueva técnica de lucha contra la enfermedad.