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Aliviando dos dolores de cabeza con un solo proceso

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Con un nuevo método para sintetizar un medicamento popular para aliviar el dolor de las plantas en lugar de los combustibles fósiles, los investigadores del Centro de Investigación de Bioenergía de los Grandes Lagos han encontrado una manera de aliviar dos dolores de cabeza a la vez.

Un equipo dirigido por John Ralph, profesor de bioquímica en la Universidad de Wisconsin – Madison, recibió una patente por un método para sintetizar acetaminofeno, el ingrediente activo en Tylenol, a partir de un compuesto natural derivado de material vegetal. El enfoque ofrece una alternativa renovable al proceso de fabricación actual, que utiliza productos químicos derivados del alquitrán de hulla. También crea un producto útil a partir de un componente abundante pero difícil de manejar de las paredes celulares de las plantas llamado lignina.

"La lignina es un polímero extremadamente complejo y desordenado. No hay dos moléculas en una planta que sean exactamente iguales", dice Ralph. "Es muy efectivo para proporcionar estructura y defensa a la planta, pero es un desafío para nosotros dividirnos en materiales utilizables".


La lignina en los cultivos de bioenergía, como el álamo, puede crear un dolor de cabeza para los investigadores de bioenergía debido a sus tendencias recalcitrantes, dice Ralph. Una vez que los azúcares de las plantas se utilizan para producir biocombustibles, la lignina que queda generalmente se quema para obtener energía.

La solicitud de patente, presentada por la Wisconsin Alumni Research Foundation, describe una forma de convertir una molécula que se encuentra en la lignina en acetaminofén. Fue otorgado en mayo a Ralph, Steven Karlen de UW – Madison y Justin Mobley, un ex becario posdoctoral de GLBRC que ahora se encuentra en la Universidad de Kentucky.

Estructuralmente, el paracetamol es un compuesto relativamente simple: un anillo de benceno de seis carbonos con dos pequeños grupos químicos unidos. Los álamos naturalmente forman una estructura muy similar, llamada p-hidroxibenzoato, unida a la lignina.

"Aunque la lignina en sí es un desafío para descomponer, el p-hidroxibenzoato es bastante fácil de cortar como una corriente bastante pura", dice Ralph.

Aliviando dos dolores de cabeza con un solo proceso

A partir de ahí, los investigadores idearon una breve serie de reacciones químicas para convertir la molécula en acetaminofén. El método es económico y se basa en un proceso de pretratamiento de biomasa desarrollado previamente en GLBRC.


Además de trazar una forma de sintetizar acetaminofén a partir de un material fuente renovable y sostenible, el proceso recientemente patentado mejora el resultado final general de la biorrefinación, es decir, la producción de combustibles y otros materiales industriales a partir de plantas.

"Ganar dinero con cualquier producto secundario ayuda a impulsar la economía de la biorefinería", explica Ralph. "En muchos casos, estos productos son aún más valiosos que el combustible".

Aliviando dos dolores de cabeza con un solo proceso

El material vegetal también ofrece la ventaja química de partir de una molécula que ya tiene parte de la estructura deseada. Los productos petroquímicos más complejos primero deben ser reducidos a estructuras moleculares básicas antes de volver a formar los compuestos deseados.

"A medida que las industrias se preparan para alejarse de una economía basada en combustibles fósiles, contar con vías a base de biomasa listas será una parte esencial de ese proceso", dice Ralph. "Aquí hay una oportunidad para hacer un producto farmacéutico 'verde' de alta demanda a partir de plantas en lugar de combustibles fósiles".

El acetaminofén y las moléculas relacionadas también son útiles como productos químicos básicos, los componentes industriales utilizados para fabricar productos que incluyen otros productos farmacéuticos, plásticos y combustibles.

Los investigadores ahora están trabajando en refinar el proceso para mejorar el rendimiento y la pureza del acetaminofeno derivado de la planta.




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