Un robot polaco con IA descubre cuatro nuevas reacciones químicas

Un robot autónomo controlado por inteligencia artificial, desarrollado en el Instituto de Química Orgánica de la Academia Polaca de Ciencias (IChO PAN), ha descubierto por su cuenta cuatro reacciones químicas hasta ahora desconocidas. La máquina realizó experimentos de laboratorio de forma totalmente autónoma y analizó los resultados sobre la marcha. Los hallazgos se publicaron en la revista «Nature Communications».

Automatizar la organocatálisis asimétrica

El sistema busca acelerar la obtención de moléculas quirales mediante catalizadores orgánicos. Estos compuestos existen en dos formas especulares, los enantiómeros, como la mano izquierda y la derecha. En un entorno no quiral se comportan igual, pero pueden interactuar de manera muy distinta con las moléculas del cuerpo humano. Por ello, en el diseño de fármacos seguros es clave obtener solo la forma deseada. Hasta ahora, comprobar el resultado de una sola reacción enantioselectiva solía llevar varias horas a un químico experimentado.

El equipo fue creado por Patryk Klochowicz, doctorando del IChO PAN. Se basa en un robot manipulador de líquidos que se mueve en tres ejes, con una aguja conectada a una bomba de jeringa controlada de forma remota, reactores y soportes para viales impresos en 3D. Varios módulos enfrían y calientan las muestras entre menos 40 y unos 90 grados Celsius. Módulos analíticos basados en cromatografía miden el exceso enantiomérico. Con dos de ellos, los investigadores analizaron de 40 a 50 mezclas al día, también de noche y en fines de semana.

Entrenado primero en simulación

Después, los ingenieros dotaron al robot de un algoritmo de IA que decide las condiciones de los siguientes experimentos, como la temperatura y la duración. A partir de los resultados cromatográficos, determina si se formó un producto y si tiene las propiedades quirales deseadas. Se empleó aprendizaje por refuerzo profundo. Antes de trabajar con reactivos reales, los agentes se entrenaron en dos simuladores: el primero requirió 20 millones de interacciones y el segundo casi 10 millones. Según el diseñador, ese volumen de pruebas sería imposible en un laboratorio real.

El investigador sigue al mando

El autor principal subraya que la IA y la automatización no sustituirán a los investigadores a la hora de fijar líneas científicas. La intuición y el pensamiento abstracto siguen siendo esenciales en la química orgánica, aunque muchas tareas tediosas se automatizarán. Se estima que el número de moléculas orgánicas teóricamente útiles para fármacos es de 10 elevado a 60. Los sistemas automáticos, junto con la potencia de cálculo de la IA, deberían ayudar a explorar ese vasto territorio de forma más eficiente y segura.