När du sträcker dig efter en flaska paracetamol, du kanske letar efter lindring från huvudvärk. Men om du tar mer än vad som rekommenderas, läkemedlet kan skada din lever.

Det beror på att när en komponent i läkemedlet - en understruktur som kallas anilin - bryts ner i levern, det kan producera giftiga metaboliter. Nu, Forskare från University of Michigan har utvecklat en ny byggsten som kan fungera som ett säkrare alternativ för utveckling av nya läkemedel.

Läkemedelsindustrin använder vanligtvis aniliner som grund för att utveckla nya läkemedelsterapier. Men hur levern metaboliserar många läkemedelsbehandlingar som innehåller aniliner kan orsaka toxiska biverkningar. Till exempel, överbelastning av levern med paracetamol kan orsaka leversvikt. Andra läkemedel kan utlösa ett skadligt immunsvar i kroppen till följd av den oönskade ämnesomsättningen.

"Anilin är en vanlig struktur som är lätt att göra, sa Corey Stephenson, U-M professor i kemi. "Problemet med aniliner är att de lätt metaboliseras av vår lever, och det kan skapa problem. Vi vill att våra läkemedel ska metaboliseras, men inte på ett sätt som gör att de får toxiska effekter."

Stephenson och hans teams forskning om att utveckla en säkrare byggsten började som en önskan att utforska sätt att använda synligt ljus för att driva kemiska reaktioner. Teamet började titta på strukturer som kallas aminocyklopropaner, i hopp om att omvandla dem till mer komplexa och mer värdefulla föreningar.

Teamet insåg potentialen att omvandla aminocyklopropaner till en annan förening, en 1-aminonorbornan, som är mer komplex och traditionellt mycket svår att syntetisera. Forskargruppen insåg också att dessa 1-aminonorbornaner kan vara mycket användbara för att upptäcka nya läkemedelsledningar.

Fördelen? 1-Aminonorbornaner verkar inte metaboliseras på skadliga sätt av leverenzymer.

"Vi insåg att vi kan använda dessa aminonorbornankärnor som ett substitut för en anilin, sa Daryl Staveness, en UM-postdoktor och fellow i American Cancer Society. "Vanligtvis, läkemedelsföretag kommer att behöva omkonstruera läkemedel som använder det för att undvika den oxidationshändelsen. Men när man använder aminonorbornaner, vi behöver inte oroa oss för dessa metaboliska processproblem."

Processen som teamet använde för att omvandla aminocyklopropaner till de fördelaktiga 1-aminonorbornanstrukturerna har en annan fördel:eftersom reaktionen som behövs för att producera molekylen drivs av synligt ljus, 1-aminonorbornaner kan tillverkas billigt, hållbart och i stor skala.

"Det är billigt. Det är milt, " sa medförfattare och U-M doktorand Taylor Sodano. "Med traditionella kemiska metoder, 1-aminonorbornaner har tidigare varit svåra att syntetisera, kräver ineffektiva reaktionssekvenser och tvingar fram oflexibla förhållanden. Nu, vi kan göra det i ett steg i rumstemperatur, med synligt ljus och miljövänliga förhållanden."

För att producera 1-aminonorbornaner, teamet använde en fotokatalysator för att utföra den önskade transformationen. Katalysatorer är föreningar som underlättar en kemisk reaktion, och i fallet med fotoredoxkatalys, det speciella märket av fotokemi som laget använde, Katalysatorerna fungerar genom att använda energin från synligt ljus för att skjuta elektroner mellan molekyler.

När Sodano och Staveness blandar sin fotokatalysator med en aminocyklopropan och exponerar lösningen för LED-ljus, Katalysatorn tar en elektron från aminocyklopropanen, initierar processen som producerar 1-aminonorbornan, som fortfarande saknar sin elektron. Katalysatorn ger sedan elektronen tillbaka för att fullborda reaktionen. Inget annat behöver läggas till än ljuset, vilket gör denna process exceptionellt miljövänlig.

Studiens medförfattare Klarissa Jackson från Lipscomb University studerade säkerheten för 1-aminonorbornanerna. Hon applicerade föreningarna på leverfragment som innehöll de enzymer som vanligtvis metaboliserar läkemedelsföreningar. Hon fann att när enzymerna bröt ner 1-aminonorbornanerna, processen producerade inte de skadliga metaboliter som härrör från aniliner.

"Människor strävar alltid efter att skapa säkrare och bättre mediciner, och vad vi behöver ur en kemisynpunkt är fler verktyg för att göra det, " sade Stephenson. "Dessutom, vi kan kombinera hållbarhet med dessa nya verktyg, så du får både ett miljövänligt sätt att producera dessa föreningar, och slutprodukterna har potential att få konsekvenser för människors hälsa."