Este proyecto involucra la exploración detallada de dos tipos de complejos metálicos como esterasas y fosfoesterasas artificiales: metales de transición con nuevos ligantes piridínicos que tienen grupos oximato como centros nucleofílicos y lantánidos con piridíncarboxilatos y tris(hidroximetil)aminas. El trabajo experimental consistirá en la síntesis y caracterización de los nuevos ligantes, estudios espectroscópicos y potenciométricos detallados de la formación y especiación de sus complejos, incluyendo la forma en que se encuentran en disolución acuosa a pH variable, estudios cinéticos de sus propiedades catalíticas en la ruptura de ésteres carboxilato y fosfato en los que se emplearán sustratos modelo de ARN, ADN e insecticidas. Se busca obtener, como resultados de este trabajo, nuevos catalizadores de actividad elevada para posibles aplicaciones en procesos de detoxificación y manejo del material genético, además de profundizar en el entendimiento de los mecanismos de cooperación entre iones metálicos y nucleófilos en la ruptura de ésteres de diversos tipos lo cual es importante para la interpretación de los mecanismos de las metaloenzimas naturales.

El aspecto novedoso de este proyecto es el uso de dos tipos de ligantes y dos tipos de cationes metálicos complementarios por sus propiedades uno a otro para obtener complejos que en disolución tengan reactividad como esterasas artificiales. Por un lado, emplear ligantes piridínicos en cuya estructura incluyan el grupo oxima usados en combinación con cationes de metales de transición para eliminar el efecto de “solvatacion no-balanceada” del nucleófilo que es el principal obstáculo que limita la reactividad de este tipo de nucleófilos y lograr reactividad que llega al nivel de esterasas naturales. Por otro lado, emplear ligantes tipo piridíncarboxilatos y/o tris(hidroximetil)aminas en combinación con cationes de lantánidos que pueden permitir resolver el problema de la insuficiente estabilidad que se ha observado para los hidroxocomplejos activos en la ruptura de fosfodiésteres del tipo ARN y ADN. Este proyecto contribuye en el aspecto de la investigación básica en el entendimiento de los mecanismos de catálisis enzimático mediante sistemas biomiméticos y en el aspecto tecnológico en el diseño y estudio de esterasas y fosfoesterasas artificiales con miras a lograr aplicaciones en la ingeniería genética (fragmentación catalítica de polifosfatos biológicos), en la detoxificación hidrolítica de ésteres fosfato empleados como insecticidas y en aplicaciones analíticas tanto de detección de ésteres carboxílicos y fosfato de interés biológico o ambiental como de trazas cationes metálicos. Este tema es relevante en el área de las ciencias biológicas y de la salud ya que se trata del desarrollo y estudio de catalizadores químicos para aplicaciones biológicas, ambientales, analíticas y toxicológicas.