¿Qué son los péptidos? Estas pequeñas cadenas de aminoácidos, que actúan como mensajeros biológicos para regular funciones vitales del organismo, son pieza clave en distintas áreas de la medicina y las industrias farmacéuticas, a la hora de tratar enfermedades, desarrollar vacunas, terapias hormonales y elaborar moléculas como la insulina, la oxitocina o la liraglutida.

En el caso de la industria farmacéutica, los péptidos permiten crear medicamentos de alta precisión para el tratamiento de la diabetes, el cáncer, los trastornos hormonales, cosméticos, o alimentos funcionales. Por ejemplo, un hombre de 75 años que padece diabetes, cada mañana debe tomar pastillas GLP-1 que imitan la labor de esta hormona natural (GLP-1), y así tratar su enfermedad. Ese fármaco que regula el azúcar en la sangre es creado a través de una base de péptidos. No obstante, producir dicha base es complejo y además, costoso.

Esto se tradujo en una oportunidad para un grupo de investigadores de la Universidad UNAB, según lo explica a sus estudiantes la química y profesora del programa de Medicina, Deisy Yurley Rodríguez Sarmiento, quien junto a Sergio Andrés Ardila Gómez, profesor del programa de Ingeniería Mecatrónica, lograron patentar un sistema que ahorra hasta en un 75 % el tiempo (de tres a cuatro horas el tiempo de síntesis por péptido) que demanda llevar a cabo la síntesis química de péptidos.

Asimismo, el invento evita el desperdicio de insumos durante el proceso, la disminución significativa del uso de reactivo, y que se alcance una purificación del producto final de hasta el 90 %. Además, evita que los investigadores deban invertir cerca de 100.000 dólares en equipos automáticos comerciales.

Esta patente se convierte en la primera otorgada por la Superintendencia de Industria y Comercio (SIC) a la Facultad de Ciencias de la Salud de la UNAB, y es resultado de un trabajo conjunto entre los programas de Ingeniería Mecatrónica y Ciencias Básicas.

“Vamos a seguir mejorando el dispositivo para lograr su automatización total y ampliar sus aplicaciones; por ejemplo, en la producción de péptidos para vacunas y otros usos científicos”, dice Ardila Gómez, profesor e ingeniero mecánico.
“Nuestra idea no es comercializar el equipo, sino ofrecer el servicio de síntesis a investigadores de distintos niveles, fomentando la colaboración regional, nacional e internacional”, añade.

El proyecto nació en 2018, cuando Rodríguez Sarmiento regresó a Colombia tras culminar su doctorado en la Universidad de São Paulo, donde había trabajado de manera manual la síntesis de péptidos. Durante su estancia en Brasil conoció al biólogo Eduardo Brandt de Oliveira, quien le compartió ideas para optimizar la técnica.

“Una de las primeras tareas que me designó el decano a mi llegada a la UNAB fue participar de una convocatoria del Ministerio de Ciencias. Me postulé, gané y dentro de ese proyecto fue incluido un capítulo de síntesis de péptidos, pero podría demorar hasta un año sintetizando. Fue ahí cuando hablé con Sergio y le expliqué que había una forma de mejorar el proceso. Por cosas del destino debía viajar a Brasil, así que hicimos un proyecto de construcción del dispositivo, nos dieron un dinero para ir y conocer cómo era el desarrollo en el laboratorio de Brandt y venir a construirlo”, comenta la catedrática.

“Nuestra propuesta es que el dispositivo no sea comercializable sino que se preste el servicio de síntesis para los investigadores a nivel regional, nacional e internacional. Al final, se abren más las puertas prestándolo que en lugar de vender el equipo, ya que no somos una institución fabricante. Así creamos más sinergia y podemos conseguir potenciales clientes”, asegura el ingeniero mecánico Ardila Gómez.

El reactor, el corazón del dispositivo

El sistema patentado y denominado Sistema de Síntesis de Péptidos comprende un reactor con una sección transversal reducida tiene vigencia del 10 de noviembre de 2021 al 10 de noviembre de 2041. La parte fundamental de este dispositivo es un reactor personalizado hecho en vidrio pyrex que tiene un filtro poroso en el cual descansa tanto la resina de los diferentes aminoácidos de la síntesis, como los diferentes solventes, en este caso el más común es el dimetilformamida o DMF (disolvente utilizado en diferentes aplicaciones industriales y científicas).

El primer subsistema del dispositivo es el de burbujeo por gas inerte, en este caso nitrógeno (N2). Posee un regulador de presión que sale mediante una servoválvula (elemento que utiliza una señal eléctrica para controlar la cantidad o presión de un fluido hidráulico), y permite ingresar el elemento al filtro poroso donde se realiza la reacción química, dándole una mayor pureza a la síntesis de los péptidos, una ventaja frente al proceso manual.

Al entrar en funcionamiento el segundo subsistema, este tiene un método de vacío o succión en el que se retira la parte líquida del reactor dejando la resina sobre el filtro poroso. Ese líquido llega a un tanque de residuos que se alimenta a través de dos trampas de aceite conectadas a una bomba de alto vacío con pistones hechas con teflón, este último altamente compatible con el DMF.

El tercer subsistema es el de generación de pulsos con un horno microondas comercial que tiene ciertas adaptaciones, agujeros en la parte lateral y superior con el fin de ingresar el reactor, según el protocolo de la síntesis, y que deben cumplir con una condición de no calentar la resina.

Para eso está la recirculación de agua, una última etapa que comienza en un tanque de almacenamiento con una capacidad de un litro de agua, que conserva una bomba sumergible con un caudal de cinco litros por minuto y que se une con dos intercambiadores de calor de vidrio pyrex con el fin de capturar la mayor energía producida por el magnetrón del microondas y así no calentar la resina.

Todo esto funciona mediante una caja de control general que maneja todos los subsistemas y semiautomatiza el protocolo de síntesis de péptidos que se realiza en este laboratorio del campus El Bosque de la Universidad UNAB.
“Lo más importante de la construcción era conocer los fluidos con los que se trabajaba. En este caso con el DMF que es un líquido poco compatible químicamente con la mayoría de los materiales de los equipos comerciales, entonces diseñamos un equipo desde cero con materiales compatibles y de ahí surge la creación de estos subsistemas que componen el sistema general del equipo”, explica Ardila Gómez, profesor del programa de Ingeniería Mecatrónica de la UNAB