Una biblioteca química o biblioteca de compuestos es una colección de sustancias químicas almacenadas que se utilizan generalmente en última instancia en la selección de alto rendimiento o la fabricación industrial . La biblioteca química puede consistir, en términos simples, en una serie de sustancias químicas almacenadas. Cada sustancia química tiene información asociada almacenada en algún tipo de base de datos con información como la estructura química , la pureza, la cantidad y las características fisicoquímicas del compuesto.
En el cribado de alto rendimiento para el descubrimiento de fármacos , es deseable cribar un fármaco diana frente a una selección de sustancias químicas que intenten aprovechar la mayor parte posible del espacio químico adecuado. El espacio químico de todas las estructuras químicas posibles es extraordinariamente grande. La mayoría de las bibliotecas químicas almacenadas no suelen tener un espacio químico completamente representado o muestreado, principalmente por cuestiones de almacenamiento y costes. Sin embargo, dado que muchas interacciones moleculares no se pueden predecir, cuanto más amplio sea el espacio químico muestreado por la biblioteca química, mayores serán las posibilidades de que el cribado de alto rendimiento encuentre un "éxito", es decir, una sustancia química con una interacción adecuada en un modelo biológico que podría convertirse en un fármaco.
Un ejemplo de una biblioteca química en el descubrimiento de fármacos sería una serie de sustancias químicas que se sabe que inhiben las quinasas o, en procesos industriales, una serie de catalizadores que se sabe que polimerizan resinas.
Las bibliotecas químicas se generan generalmente para un objetivo específico y las bibliotecas químicas más grandes podrían estar formadas por varios grupos de bibliotecas más pequeñas almacenadas en la misma ubicación. En el proceso de descubrimiento de fármacos , por ejemplo, se necesita una amplia gama de sustancias químicas orgánicas para probarlas frente a modelos de enfermedades en un cribado de alto rendimiento . Por lo tanto, la mayor parte de la síntesis química necesaria para generar bibliotecas químicas en el descubrimiento de fármacos se basa en la química orgánica . Una empresa que esté interesada en el cribado de inhibidores de quinasas en el cáncer puede limitar sus bibliotecas químicas y su síntesis solo a aquellos tipos de sustancias químicas que se sabe que tienen afinidad por los sitios de unión de ATP o los sitios alostéricos .
Sin embargo, en general, la mayoría de las bibliotecas químicas se centran en grandes grupos de series químicas orgánicas variadas en las que un químico orgánico puede realizar muchas variaciones sobre el mismo andamiaje molecular o estructura molecular. A veces, los productos químicos también se pueden comprar a proveedores externos e incluirlos en una biblioteca química interna.
Dependiendo de su alcance y diseño, las bibliotecas químicas también se pueden clasificar como orientadas a diversas, similares a fármacos , similares a líderes, péptido-miméticas, similares a productos naturales, [1] dirigidas contra una familia específica de objetivos biológicos como quinasas, GPCR, proteasas, PPI, etc. Estas bibliotecas químicas se utilizan a menudo en el descubrimiento de fármacos basado en objetivos (farmacología inversa) . Entre las bibliotecas de compuestos se deben anotar las bibliotecas de compuestos de fragmentos, que se utilizan principalmente para el descubrimiento de líderes basado en fragmentos .
Las bibliotecas químicas suelen ser diseñadas por químicos y científicos de quimioinformática y sintetizadas por químicos orgánicos y químicos medicinales . El método de generación de la biblioteca química depende generalmente del proyecto y hay muchos factores a considerar cuando se utilizan métodos racionales para seleccionar compuestos de cribado. [2] Normalmente, se examina una variedad de sustancias químicas frente a un objetivo farmacológico o modelo de enfermedad en particular, y los "resultados" preliminares, o sustancias químicas que muestran la actividad deseada, se vuelven a examinar para verificar su actividad. Una vez que se califican como un "resultado" por su repetibilidad y actividad, estas sustancias químicas particulares se registran y analizan. La quimioproteómica es un campo de estudio que incorpora el uso de bibliotecas químicas para identificar objetivos proteicos. Se estudian los puntos en común entre los diferentes grupos químicos, ya que a menudo reflejan un subespacio químico particular. Puede ser necesario un trabajo químico adicional para optimizar aún más la biblioteca química en la parte activa del subespacio. Cuando es necesario, se completa más síntesis para ampliar la biblioteca química en ese subespacio en particular generando más compuestos que sean muy similares a los resultados originales. Esta nueva selección de compuestos dentro de este estrecho rango se analiza más a fondo y luego se lleva a modelos más sofisticados para una mayor validación en el proceso Drug Discovery Hit to Lead .
El "espacio químico" de todos los compuestos químicos orgánicos posibles es grande y aumenta exponencialmente con el tamaño de la molécula. La mayoría de las bibliotecas químicas no suelen tener un espacio químico completamente representado , principalmente por cuestiones de almacenamiento y costos.
Debido al gasto y esfuerzo que implica la síntesis química, los productos químicos deben almacenarse correctamente y almacenarse para su uso posterior a fin de evitar una degradación temprana. Cada producto químico tiene una vida útil y un requisito de almacenamiento específicos y, en una biblioteca química de buen tamaño, existe un cronograma según el cual los productos químicos de la biblioteca se eliminan y reemplazan de manera regular. Algunos productos químicos son bastante inestables, radiactivos, volátiles o inflamables y deben almacenarse en condiciones cuidadosas de acuerdo con las normas de seguridad, como la OSHA .
La mayoría de las bibliotecas químicas se gestionan con tecnologías de la información, como códigos de barras y bases de datos relacionales . Además, se necesita robótica para buscar compuestos en bibliotecas químicas más grandes.
Dado que las entradas individuales de una biblioteca química pueden llegar fácilmente a millones de compuestos, la gestión de bibliotecas químicas incluso de tamaño modesto puede ser una tarea de tiempo completo. La gestión de compuestos es uno de esos campos que intenta gestionar y mantener estas bibliotecas químicas, así como maximizar la seguridad y la eficacia en su gestión.