Pesquisadores da Universidade de Osaka otimizam uma reação de dominó complicada em um sistema de fluxo por meio de aprendizado de máquina para filtrar de forma eficiente várias variáveis, atingir alta seletividade e rendimento de um potencial composto biologicamente ativo

Apesar dos avanços tecnológicos, a descoberta e o desenvolvimento precoces de medicamentos permanecem demorados, processo difícil e ineficiente com baixas taxas de sucesso. Uma equipe da Universidade de Osaka descobriu uma possível solução para superar os baixos rendimentos de produção em sequências de reação complexas, fornecendo um estudo de prova de conceito no alto rendimento bem-sucedido de um agente terapêutico potencial.

Em um estudo publicado recentemente em Comunicações Químicas , os pesquisadores demonstram a produção de um agente de droga potencial usando aprendizado de máquina para examinar rapidamente as condições experimentais de uma série de reações complexas. Essa abordagem de otimização reduziu significativamente o tempo, materiais e custos necessários para os métodos convencionais.

Para pesquisadores acadêmicos e industriais, uma etapa essencial no desenvolvimento de reações químicas envolve a otimização das condições experimentais. Isso é tradicionalmente alcançado variando um parâmetro e mantendo os outros constantes - um processo oneroso e caro. Uma estratégia para identificar rapidamente os parâmetros ideais é o aprendizado de máquina, uma ferramenta estatística usada em muitos campos, incluindo a descoberta de drogas.

"Ao examinar as etapas da sequência de anulação Rauhut – Currier organocatalisada e [3 + 2], primeiro percebemos que um sistema de fluxo de micro-mistura suprimiria quaisquer reações colaterais indesejadas e melhoraria o rendimento do derivado de espirooxindol biologicamente ativo desejado, "diz o autor sênior do estudo, Hiroaki Sasai. "A regressão do processo gaussiano (GPR) nos permitiu examinar rapidamente diferentes parâmetros e explorar as condições de fluxo ideais para o nosso sistema maximizar o rendimento do produto."

Esses motivos espirooxindol, encontrado em muitas moléculas biologicamente ativas e produtos naturais, ganharam considerável interesse de pesquisa como possíveis agentes antivirais. Tal como acontece com outras drogas, a produção de espirooxindóis resulta em misturas contendo variantes de imagem de espelho da mesma molécula (enantiômeros) com diferentes propriedades químicas (por exemplo, atividade da droga vs. nenhuma atividade) - a parte complicada é, preferencialmente, maximizar o rendimento da variante desejada que mostra a atividade da droga. Um método simplificado para alcançar esse feito com espirooxindóis permaneceu praticamente fora de alcance até agora.

Apesar da complexidade, seletividade e especificidade da sequência de reação altamente eficiente, os pesquisadores estabeleceram a reação usando um sistema de fluxo de micro-misturador, embora com 49% de rendimento. Usando os parâmetros otimizados do GPR, eles então obtiveram os derivados de espirooxindol com três centros quirais contíguos dentro de um minuto com até 89% de rendimento e 98% de pureza da variante de imagem de espelho desejada.

"É um desafio prever o efeito da alteração de cada parâmetro experimental ao desenvolver uma nova reação sem uma otimização completa da reação, "explica o autor principal Masaru Kondo." No entanto, combinar ferramentas como GPR com novos métodos sintéticos em sistemas de fluxo pode simplificar e agilizar o processo de desenvolvimento de drogas para outras moléculas complicadas, reduzindo custos, desperdício de tempo e material. "