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Sintesi chimiche

I due scopi principali della sintesi chimica sono la creazione di nuove sostanze chimiche complesse e lo sviluppo di metodi più semplici ed economici per sintetizzare sostanze già presenti in natura. Spesso è sufficiente purificare una sostanza presente in natura per ottenere un importante elemento chimico o per migliorarne l’utilizzo come elemento di partenza per nuovi processi di sintesi. Molti farmaci vengono prodotti per via semisintetica: a partire, cioè, da sostanze naturali. Sono ormai conosciuti più di 11 milioni di composti chimici e si calcola che ne vengano sintetizzati circa 2000 nuovi ogni giorno. Prima di essere messa in commercio, ogni sostanza viene studiata a lungo, per verificarne l’eventuale tossicità sull’uomo, gli animali e l’ambiente.

Per lungo tempo la sintesi chimica non era condotta in modo rigoroso e la scoperta di gran parte dei nuovi composti avveniva casualmente. Grazie all’ampliarsi delle conoscenze e allo sviluppo delle tecnologie, oggi è possibile sintetizzare in laboratorio molte sostanze naturali e progettare nuovi medicinali o materiali (per costruzione, ad esempio, o combustibili) che soddisfino particolari esigenze; inoltre è possibile prevedere al computer il comportamento chimico di una nuova molecola e i suoi effetti a lungo termine sull’uomo o sull’ambiente. La determinazione della struttura di un numero sempre più grande di sostanze e la comprensione della relazione tra la struttura molecolare e le diverse proprietà dei composti hanno permesso di progettare nuove molecole, modulandone le caratteristiche e variando le strutture in senso mirato.

Le moderne penicilline sono modificazioni sintetiche della struttura della penicillina naturale, la sostanza scoperta dal batteriologo britannico Alexander Fleming. Oggi inoltre, grazie all’ingegneria genetica, è possibile sintetizzare ormoni, enzimi e acidi nucleici identici a quelli prodotti dalle cellule degli organismi viventi, rendendo possibile la cura di numerose malattie.

Uno dei più grandi e recenti successi della sintesi biochimica è l’utilizzo ormai abituale di microrganismi, quali lieviti, batteri e muffe, per produrre sostanze di interesse biologico. Ad esempio, la specie batterica Escherichia coli viene usata per produrre l’insulina umana, mentre alcuni ceppi di lievito vengono impiegati per ottenere etanolo.