ХИМИЯ ЛЕКАРСТВ
ХИМИЯ ЛЕКАРСТВ. Одно из самых заметных достижений синтетической органической химии 20 в. – получение новых лекарственных средств. В результате стало возможным излечивать многие болезни, которые раньше считались смертельными. А широкое распространение антисептических средств позволило предотвращать инфекционные осложнения в результате хирургических операций и боевых ранений. Историкам известно, что несмотря на гигантские людские потери во время многочисленных сражений прошлых веков (так, в сражении при Иссе в 333 до н.э. между персами и армией Александра Македонского разбитая армия Дария потеряла 100 тысяч человек из 400 тысяч), основная доля смертности приходится все же на болезни солдат. Из огромной армии персидского царя Ксеркса, возглавившего в V в. до н.э. поход против Греции, после жестоких эпидемий на родину возвратились только жалкие остатки. Сотнями тысяч гибли от болезней крестоносцы.
Не лучше обстояло дело и в новое время. Так, из 4,5 млн солдат, которых Наполеон извлек из рядов мирных граждан, погибло на полях сражений 150 тысяч, а 2,5 млн умерли в госпиталях. Прошло полвека, но положение не изменилось. В Крымской войне (1853–1856) принимали участие четыре страны. В английской армии (98 100 чел.) было убито 2700 солдат (2,8%), умерло от ран 1800 (1,8%), а от болезней – 17 500 (17,8%). Во французской армии (309 400 чел.) убито 8500 (2,7%), умерло от ран 11700 (3,8%), от болезней – 24 500 (7,9%). В турецкой армии (165 000 чел.) убито 10 100 (6,1%), умерло от ран 10 800 (6,5%), от болезней – 24 500 (14,8%). Наконец, в русской армии (888 000 чел.) убито 30 600 (3,4%), умерло от ран 42 000 (4,7%), от болезней – 374 000 (42%)! Общая же статистика такова: всего за 72 года – с 1793 (когда Франция объявила войну Англии, Нидерландам и Испании) по 1865 (когда английский хирург Джозеф Листер использовал водный раствор фенола – карболовую кислоту для лечения гнойных ран, положив начало применению антисептических средств в хирургической практике) – человечество потеряло в войнах 8 млн человек, из которых 1,5 млн погибло от неприятельского оружия, а 6,5 млн – от болезней.
Болезни и эпидемии косили и мирное население. В 6 в. от чумы вымерла половина населения Византийской империи, а в 14 в. только за три года – с 1347 по 1350 – в Европе от чумы умерло 25 млн человек. Миллионами исчисляются во всем мире жертвы гриппа («испанки») 1918.
Синтез в лабораториях новых лекарственных средств и их последующее внедрение в медицинскую практику позволил в 20 в. спасти от верной смерти, вероятно, сотни миллионов человеческих жизней.
Трудно сказать, спасла бы современная медицина Пушкина после дуэли (многие медики склоняются к мнению, что его рана и сейчас была бы смертельной). А вот в изданной в ФРГ книге Мировые рекорды в химии приводится любопытный список деятелей искусства, умерших в прошлом от болезней, которые современная медицина могла бы с успехом вылечить:
Мазаччо, живописец (1401–1428): чума
Джорджоне, живописец (1477–1510): чума
Рафаэль, живописец (1483–1520): лихорадка (тогда лихорадкой называли разные болезни, сопровождавшиеся сходными признаками)
Моцарт, композитор (1756–1791): лихорадка
Джон Китс, поэт (1795–1821): туберкулез
Генрих Гейне, поэт (1797–1856): туберкулез
Франц Шуберт, композитор (1797–1828): тиф
Роберт Шуман, композитор (1810–1856): сифилис
Фредерик Шопен, композитор (1810–1849): туберкулез
Эмилия Бронте, писательница (1818–1840): туберкулез
Анна Бронте, писательница (1820–1849): туберкулез
Шарль Бодлер, писатель (1821–1867): сифилис
Фридрих Ницше, поэт и философ (1844–1900): сифилис
Поль Гоген, живописец (1848–1903): сифилис
Гуго Вольф, композитор (1860–1903): сифилис
Джордж Оруэлл, писатель (1903–1950): туберкулез
Во второй половине 19 в. начала быстро развиваться синтетическая органическая химия. Она дала людям красители, душистые вещества, лекарственные средства. Тем не менее, еще в начале 20 в. число индивидуальных химических соединений, применявшихся в качестве лекарственных средств, исчислялось единицами. Начало химиотерапии – лечению болезней с применением химических препаратов – положил немецкий врач, бактериолог и биохимик Пауль Эрлих. В 1891 он предложил для лечения малярии применять краситель метиленовый синий. Однако это соединение не могло конкурировать с природным хинином. (Сейчас этот краситель ограниченно применяют при некоторых отравлениях и наружно в качестве антисептического средства.) Для получения лекарственных средств Эрлих решил использовать новые методы синтетической органической химии. Он мечтал о «магической пуле», которая бы избирательно поражала возбудителей того или иного заболевания и в то же время была бы безвредной для организма. В 1909 Эрлих нашел средство против бледной спирохеты – возбудителя сифилиса; он назвал это мышьяксодержащее органическое соединение сальварсаном («спасительным мышьяком»). Одной инъекции сальварсана было достаточно и для того, чтобы вылечить человека от похожей на сифилис тропической кожной болезни.
Между синтезом нового соединения и его применением в медицине иногда проходили десятилетия. С 19 в. была известна сульфаниловая (п-инобензолсульфоновая) кислота H2N–C6H4–SO3H. В 1908 были получены ее амид H2N–C6H4–SO2–NH2, а затем и его N-замещенные (по амидной группе) H2N–C6H4–SO2–NH–R, которые получили название сульфаниламидов. Но только 27 лет спустя немецкий химик Герхард Домагк выяснил, что соединения этой группы убивают многие микроорганизмы, и их можно использовать для лечения ряда инфекционных заболеваний. Первым препаратом был азокраситель пронтозил (красный стрептоцид) H2N–C6H4–N=N–C6H4–SO2–NH2. Догмагк исследовал действие этого препарата на мышей, получивших предварительно 10-кратную смертельную дозу культуры гемолитического стрептококка. Эффект был поразительный: все мыши остались живы, тогда как в контрольной группе погибли также все. В 1939 за открытие первого антибактериального препарата Домагку была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине. В конце 1935 показано, что пронтозил действует не сам: лечебный эффект оказывает продукт его распада в организме – тот самый сульфаниламид, который был известен с 1908. Его назвали белым стрептоцидом. С тех пор было синтезировано более 20 000 производных сульфаниламида, из которых в медицине используется лишь несколько десятков. Самыми известные из них – стрептоцид, норсульфазол, сульфадимезин, этазол, сульфадиметоксин, фталазол, сульгин, бисептол и др. В настоящее время многие из них уступили место более эффективным средствам.
Исключительную роль в лечение многих инфекций играют антибиотики, первый из которых был случайно открыт в 1928 (см. АНТИБИОТИКИ). Синтетические лекарственные средства позволяют бороться не только с бактериальными инфекциями. После открытия транквилизирующего (нейролептического) действия элениума появились десятки близких по структуре соединений, составивших большую группу современных транквилизаторов (нозепам, лоразепам, феназепам, тетразепам и др.).
Во многом благодаря лекарственным средствам средняя продолжительность жизни в промышленно развитых странах за последнее столетие удвоилась. Так, в Германии смертность от пневмонии, которая в 1936 составляла 165 на 100 тыс. населения, снизилась к 1985 в результате применения сульфаниламидных препаратов до 17; смертность от туберкулеза в 1930–1985 уменьшилась в результате применения антитуберкулезных препаратов еще разительнее – с 158 до 1,9. В США только за период 1965–1996 удалось снизить смертность от ревматизма на 83%, от атеросклероза – на 74%, от язвы желудка и двенадцатиперстной кишки – на 72% и т.д.
Какие лекарства наиболее распространены в мире? Вычислить рекордсменов в соответствии с числом принимаемых ежегодно таблеток, капель или пилюль вряд ли возможно. Зато хорошо известно, какие лекарства принесли наибольший доход. Это средства для лечения язвы желудка (омепразол, зантак); зокор, снижающий содержание холестерина в крови; антидепрессанты прозак, золофт и пароксетин; гипертензивные (то есть снижающие артериальное давление) лекарства новарск и ренитек; антибактериальные препараты амоксициллин и ципрофлоксатин (ципролет). Продажа каждого из них исчисляется миллиардами долларов.
Наибольший доход приносит продажа лекарственных средств, предназначенных для лечения так называемых «болезней цивилизации», а также дегенеративных процессов (в основном для людей старше 50 лет). Это прежде всего болезни сердечно-сосудистой системы. На втором месте – средства для лечения пищеварительной системы и нарушений обмена веществ. Далее идут (в порядке уменьшения объема продаж): средства для лечения центральной нервной системы, органов дыхания, бактериальных инфекций, мочеполовой системы (включая половые гормоны), кожных заболеваний, костно-мышечной системы, заболеваний крови, иммунной системы, различные гормональные препараты (кроме половых), диагностические средства. По оценкам, 22% людей в возрасте от 30 до 49 лет принимают таблетки ежедневно (или почти каждый день); для возрастной группы от 50 до 59 лет этот показатель возрастает до 43%, а для людей старше 60 лет – до 66%. В то же время 40% населения промышленно развитых стран редко принимает лекарства, а 10% утверждают даже, что никогда этого не делают!
Соотношение между общим числом синтезированных препаратов и теми из них, которые проявляют терапевтический эффект, всегда очень велико. Трудности целенаправленного синтеза новых лекарств во многом связаны с тем, нет однозначной зависимости между химическим строением лекарственного средства и его биологическим действием. Иногда малейшие изменения структуры молекулы приводят к полному исчезновению или сильному изменению биологической активности. И наоборот, нередко почти одинаковая активность наблюдается у веществ совершенно разной химической природы. Например, если в молекуле морфина – сильного наркотика заменить один из атомов водорода на метильную группу, то получится сравнительно безвредное вещество кодеин. А вот пример другого рода. Природный алкалоид кокаин раньше применяли для местного обезболивания. Однако кокаин обладает вредным побочным действием, поэтому в медицинской практике его заменили синтетическим аналогом, который назвали новокаином (т.е. «новым кокаином»). Однако молекулы этих веществ полностью различны по своей структуре. Один из самых сильных канцерогенов – 3,4-бензпирен, а имеющий тот же состав 1,2-бензпирен (в нем чуть иначе расположены бензольные кольца) вообще не проявляет канцерогенных свойств. То же относится и к двум изомерным нафтиламинам: сравнительно безвредный a-изомер – полупродукт в синтезе красителей, гербицидов и пигментов; b-изомер – канцероген, и когда это выяснилось, его применение для синтеза красителей было запрещено.
Подобные факты были известны давно. Поэтому еще в начале 20 в. П.Эрлих предложил искать новые биологически активные вещества методом скрининга (от англ. screening – просеивание). Суть метода заключается в том, что множество различных химических соединений, в том числе вновь синтезированных, с помощью стандартных методик подвергаются проверке на биологическую активность в надежде на то, что рано или поздно на «сите» блеснет самородок – вещество с нужными свойствами. Ученые не без ехидства называют такой способ «методом научного тыка». Сам Эрлих в поиске эффективного лекарства от сифилиса синтезировал 605 веществ – и все безрезультатно. И лишь следующий «препарат 606» (уже упоминавшийся сальварсан) обладал нужными свойствами. Тем не менее считают, что Эрлиху повезло: он вполне мог найти то, что искал и в после синтеза «препарата 6666»!
Сейчас число применяемых в медицине синтетических лекарственных препаратов исчисляется многими тысячами. Не удивительно, что если в 1-м издании справочника М.Д.Машковского Лекарственные средства (1954) содержались сведения о 555 основных лекарственных препаратах, то в последнем 14-м издании (2000) – более чем о двух тысячах. Поиском новых лекарственных средств занимаются в крупнейших научных центрах во всем мире.
Метод скрининга до сих пор не потерял своего значения, хотя он требует очень больших затрат труда и времени. Примером может служить синтезированный российскими химиками противосудорожный препарат пуфемид (изопропоксифенилсукцинимид). Первые синтезы были проведены в 1965, а статья Новый отечественный противоэпилептический препарат пуфемид появилась в «Химико-фармацевтическом журнале» лишь в 1983. По статистике новый фармацевтический препарат получается лишь в одном случае из десятков тысяч – если действовать методом проб и ошибок.
Но есть и иной принцип, который приводит к цели намного быстрее. Это целенаправленный синтез, который включает и накопленные за много десятилетий знания, и собственный опыт, и интуицию исследователя. Опытный специалист, взглянув на структурную формулу, с высокой достоверностью скажет, какого действия следует ожидать от этого соединения – сосудорасширяющего или обезболивающего. Известно также, какие группы и радикалы усиливают эффект, какие – ослабляют. И тем не менее, введение в практику каждого нового фармакологического препарата требует огромных усилий множества исследователей, химиков, биологов, врачей, фармакологов. Потому-то лекарства зачастую так дороги.
Источник
Медицинская химия
Понятие о медицинской химии
Медицинская химия – одна из научных дисциплин, которая включает в себя основные принципы фармацевтики, биологии и медицины.
Главное занятие данной науки – идентификация, обнаружение, разработка и получение биологически-активных соединений с последующим изучением их метаболизма на молекулярном уровне и созданием зависимости «структура-активность».
Стоит сказать, что медицина и фармацевтическая химия неразрывно связаны, совместно генерируя и используя новые источники обретения лекарственных препаратов.
Отметим, что лекарства делятся на две большие группы:
- неорганическая химия;
- органическая химия.
Все лекарственные вещества добывают из натурального и искусственного сырьевого материала.
Основным ресурсом добычи неорганических материалов являются:
- горные породы;
- руды;
- газы;
- озёрная и морская вода;
- отходы химических производств.
Ресурсы синтеза органических лекарственных препаратов:
- природный газ;
- нефть;
- каменный уголь;
- древесина и сланцы.
Нефтепродукты – ценное сырье для синтеза углеводородов, которые представляют собой основные виды полупродуктов для производства полноценных препаратов из органических веществ.
Из нефти добывают вазелин, парафин и вазелиновое масло, что широко применяются в различных медицинских практиках.
Препараты на гормональной основе изготовляют из ресурсов животного происхождения (ткани и внутренние органы животных). Для изготовления антибиотиков используются различные живые микроорганизмы.
Чрезвычайно важны полусинтетические антибиотики, которые являются искусственными вторичными материалами для изготовляемых антибиотиков, отделенных от микроорганизмов (например, пенициллины). Применяют также полусинтетический способ для добывания других категорий препаратов: алкалоидов, витаминов, гормонов.
Источники добывания и изготовления препаратов лекарственного назначения
Источником для производства лекарственных препаратов на органической основе служит сырье растительного происхождения.
Производство медицинского препарата — длительная фармацевтическая технология, включающая главные этапы: прогнозирование и вплоть до реализации в аптеке.
В первую очередь, для создания лекарственного препарата нужно определить биологически активное соединение, которое будет оказывать положительную реакцию на организм человека.
Имеется несколько принципов основы медицинской химии:
- Метод случайного открытия или эмпирический подход.
- Способ научного просеивания. В его основе лежит цель определения нового с биологической точки зрения активного препарата посредством испытания множества химических соединений.
- Модификация и изменение известных лекарственных препаратов или направленный синтез лекарственных веществ.
Стоит отметить, что достаточно совсем минимально изменить структуру вещества, чтобы биологическая активность усилилась или вовсе ослабла.
Развитие медицинской химии породило проблему категоризации лекарственных препаратов. Все вещества лекарственного направления разделяют по двум классификациям: фармакологической и химической.
Аналитическая химия предпочитает первый вид типизации, который более удобен и для самой медицины. В соответствии с этой классификацией лекарства можно разделить на типы, исходя от их действия на определенную систему организма (сердечно-сосудистую, центральную нервную и т.д.).
Также в середине таких групп фармакологической типизации может быть принята в расчет классификация фармакотерапевтических препаратов, согласно которым лекарственные средства объединяются в соответствии с назначенным видом лечения конкретной болезни.
Экспериментальные данные, как основа химической типизации, описывают морфологию и свойства субстанций, но в каждой химической группе имеются вещества с различной физиологической активностью.
Исходя из этой типизации, лекарственные препараты подразделяются, как и сама фарм. химия, на органические и неорганические вещества. Конечно же, любые типизации средств лекарственного назначения не могут быть постоянными. С созданием новых лекарственных препаратов они подвергаются пересмотру и совершенствованию.
Химия имеет тесные связи с медициной. Это, большей частью, проявляется в применении химических соединений для лечения болезней, а также в фармацевтике – науке о лекарственных средствах. Кроме этого, медицина широко пользуется полимерами, которые являются составной частью медицинских приборов, оборудования.
Значение химии для медицины
Связь химии и медицины, зародившаяся с древних времен, продолжает существовать и сейчас, ибо продолжается синтез новых лекарственных средств, что могут сыграть ключевую роль в лечении смертельных заболеваний, веществ, которые найдут свое применение в медицине.
Наука развивается, и, быть может, в ближайшем будущем найдутся средства от таких страшных заболеваний, как рак и СПИД. Без химии медицина не достигла бы тех высот, на каких находится сейчас.
Медицинская химия в рамках выставки
Центральный выставочный комплекс «Экспоцентр» – один из крупнейших московских организаторов экспозиций регионального и межнационального масштаба.
Тематические мероприятия «Экспоцентра» направлены на поиск и вывод новых компаний, торговых марок, методик, технологий и разработок на крупнейшие рынки страны и Европы.
Чаще всего программа комплекса состоит из гостевых смотров, собственных выставок и экспозиционных форумов узкой направленности. Последние имеют особое значение т. к. создают самую благоприятную обстановку для показов новейшей продукции бизнеса, технического обеспечения, методик и технологий.
При создании программы предстоящих выставок «Экспоцентром» наиболее точно учитываются важные тенденции развития российской индустрии.
Соответствуя духу современности, Центральный выставочный комплекс сосредоточил основные силы на генерации и помощи наиболее инновационным точкам роста.
На сегодняшний день события выставочного характера, проходящие на территории «Экспоцентра», охватывают все направления химической промышленности и бизнеса, связанного с этой отраслью.
Источник
