Revolucionando la Selección de Rutas Sintéticas a través de la Digitalización

En el intrincado mundo de la sintesis en química orgánica, el recorrido desde la conceptualización hasta la producción de materiales ha dependido tradicionalmente de la experiencia e intuición de los químicos. Este enfoque centrado en la creatividad del ser humano, aunque innovador, presenta limitaciones, especialmente en la industria farmacéutica, donde los riesgos son altos y la demanda de eficiencia es alta.

Uno de los principales desafíos en el desarrollo farmacéutico es la planificación de la síntesis de los Ingredientes Activos (APIs). Este proceso comienza con la identificación del farmacóforo, las características esenciales necesarias para que una molécula interactúe con un objetivo biológico. Los investigadores proponen diversas moléculas objetivo, cada una con posibles beneficios terapéuticos, y desarrollan rutas sintéticas preliminares para probar estos compuestos. Sin embargo, el camino desde el laboratorio hasta la producción comercial es largo y complejo, a menudo requiriendo un refinamiento iterativo de estas rutas sintéticas para cumplir con las demandas de la fabricación a gran escala y la regulatoria.

Tradicionalmente, la selección de la ruta sintética óptima para la producción de APIs involucra una multitud de factores. La seguridad, el impacto ambiental, las consideraciones legales, la viabilidad económica, el control de procesos y el rendimiento juegan roles críticos. Este proceso de toma de decisiones depende en gran medida de la experiencia de los químicos de procesos, quienes deben sintetizar grandes cantidades de datos provenientes de pruebas de laboratorio, literatura y herramientas de modelado. Sin embargo, el sesgo humano y la incapacidad para procesar grandes conjuntos de datos de manera efectiva pueden llevar a una selección de rutas subóptima.

Aquí es donde la digitalización entra en juego como un cambio decisivo. Al adoptar herramientas digitales, la industria farmacéutica puede superar las limitaciones inherentes a la planificación liderada por humanos. La digitalización permite la captura, y organización sistemática del conocimiento a través de distintos proyectos, aprovechando bases de datos centralizadas y plataformas colaborativas. Estos sistemas permiten la integración de diversas fuentes de datos, desde resultados experimentales hasta predicciones teóricas, proporcionando una visión integral que supera las capacidades humanas individuales.

Una ventaja significativa de la digitalización es la posibilidad de aplicar algoritmos avanzados a todo el conjunto de datos. Estos algoritmos pueden revelar perspectivas que los analistas podrían pasar por alto, descubriendo rutas sintéticas óptimas que equilibran todos los criterios necesarios. Por ejemplo, las métricas de redes pueden identificar las rutas más prometedoras, asegurando que no se pasen por alto opciones viables debido a sesgos inconscientes o limitaciones en el manejo de datos.

Figura 1: Abordar el problema desde diferentes perspectivas puede mejorar nuestra comprensión

Además, las herramientas digitales facilitan la colaboración en tiempo real entre científicos, mejorando la inteligencia colectiva de los equipos de investigación. Al almacenar el conocimiento químico en bases de datos gráficas, los investigadores pueden acceder y contribuir a un repositorio compartido, enriqueciendo los metadatos con aportes continuos. Este enfoque colaborativo no solo acelera el proceso de planificación de la síntesis, sino que también fomenta la innovación al exponer a los investigadores a una variedad más amplia de ideas y metodologías.

Los beneficios de la digitalización se extienden más allá del laboratorio. Para las empresas farmacéuticas, las herramientas digitales agilizan la transición de la producción a pequeña escala a la fabricación comercial. Estas herramientas permiten una escalabilidad más eficiente de los procesos de síntesis, asegurando que los principios activos farmacéuticos (APIs) puedan producirse con la calidad y cantidad requeridas para satisfacer la demanda del mercado. Además, la capacidad de evaluar y adaptar rápidamente las rutas sintéticas reduce el tiempo y los costos asociados con el desarrollo de fármacos, lo que, en última instancia, hace que los medicamentos sean más accesibles y asequibles para los pacientes.

Figura 2: Abordar el problema desde diferentes perspectivas puede mejorar nuestra comprensión

En conclusión, la digitalización no es solo una mejora, sino una necesidad para la industria farmacéutica. Transformando el proceso tradicional de planificación de síntesis, mitiga los sesgos humanos y aprovecha el poder de los datos y los algoritmos para identificar las mejores rutas posibles para la producción de principios activos farmacéuticos (APIs). Al adoptar herramientas digitales, las empresas farmacéuticas pueden lograr una mayor eficiencia, fomentar la innovación y asegurar que los medicamentos que salvan vidas lleguen a los pacientes de manera más rápida y a un costo menor. Este cambio hacia un paradigma digital es esencial para satisfacer las crecientes demandas de la atención médica moderna y para ofrecer mejores resultados a los pacientes en todo el mundo.

Cómo nuestra plataforma aborda estos desafíos clave

Nuestra plataforma está diseñada para transformar la forma en que se aborda la planificación de síntesis, ofreciendo una solución versátil que satisface una variedad de necesidades. Cuenta con una robusta base de datos pública de moléculas y reacciones, que se actualizará continuamente a través de colaboraciones con universidades y organizaciones químicas. Esto garantiza que los usuarios tengan acceso a una amplia gama de información para aplicaciones tanto educativas como comerciales. Además, nuestra plataforma proporciona una capa privada donde las empresas pueden integrar de manera segura sus propios datos de cuadernos de laboratorio electrónicos y otras fuentes internas. Este espacio privado permite la incorporación de información procedente de software de retrosíntesis y bases de datos exclusivas, todo ello manteniendo la información sensible protegida y bajo el control de la empresa.

La plataforma se destaca en fomentar la colaboración en equipo mediante sus intuitivas herramientas de gestión de flujos de trabajo. Los usuarios pueden crear proyectos centrados en moléculas objetivo, con el sistema integrando automáticamente datos relevantes para construir un mapa de red de posibles rutas sintéticas. Los científicos pueden trabajar juntos para analizar y refinar estas rutas, beneficiándose de características como el enriquecimiento de datos, la estimación de costos y las evaluaciones automáticas de seguridad y medio ambiente. Además, aunque los planes futuros incluyen la conexión con bases de datos de compras y plataformas robóticas, las herramientas actuales ya están diseñadas para mejorar cada etapa del proceso de planificación de síntesis, facilitando la búsqueda de las mejores soluciones de manera eficiente y colaborativa.