Introducción a la química farmaceútica

Presentación del tema: "Introducción a la química farmaceútica"— Transcripción de la presentación:

1 Introducción a la química farmaceútica
Prof: Danny Javier Balanta Silva Facultad de Ciencias Naturales y Exactas Departamento de Química Maestría en Ciencias Química 1

2 Introducción a la química farmaceútica ¿Conocimientos previos?
¿Expectativas? 2

3 Definición de química farmacéutica:
“Es un área de las ciencias de la vida que aplica los principios de la química y la biología a la creación de conocimientos que lleven a la introducción de nuevos agentes terapéuticos” Definición alternativa: “La química farmacéutica trata del descubrimiento, desarrollo y modo de acción de compuestos biológicamente activos, a nivel molecular”.

4 Objetivo de la química farmacéutica:
Estudiar los fármacos desde el punto de vista químico, asi como los principios básicos utilizados en su diseño, estableciendo la relación entre la estructura química del fármaco y su actividad biológica

5 Farma-cología y fármaco-cinética
Relación de la química farmaceútica con otras áreas: Química farmaceutica Bio- tecnología Bio- química Química analítica Química Orgánica Fisico- química Farma-cología y fármaco-cinética

6 De la química orgánica y bioquímica: aporta metodología de síntesis, estudio estructural y reactividad; análisis de actuación en el interior del cuerpo De la farmacología y la farmacocinética: aporta conocimientos necesarios para establecer la actividad del compuesto y decidir sobre su posible desarrollo como fármaco. De la analítica: cuantificación y determinación de analitos Biotecnología: plantas o organismos con potencial actividad biológica Fisicoquímica: difusión, estabilidad, velocidad (farmacodinamia y farmacocinética)

7 Historia química farmacéutica:
Antigüedad: observaciones empíricas, uso de fármacos no elaborados (ej: extractos de plantas) Modernidad: desarrollo de numerosas investigaciones experimentales sobre el lugar y modo de acción del fármaco. Uso del método científico.

8 Historia química farmacéutica:
China: 5000 años atrás. Emperador Yan, se le atribuye la identificación, de cientos de plantas medicinales y venenosas (probándolas consigo mismo), lo que fue crucial para el desarrollo de la medicina china. Se le atribuye el uso del ascaridol con propiedades antihelmínticas (infestaciones de parásitos o lombrices) Emperador Yan

9 Historia química farmacéutica:
Hipócrates: uso de compuestos metálicos en medicina. Galeno ( D.C): uso de productos de origen vegetal como elementos esenciales en la recuperación de la salud. Concepto de pureza en la preparación de las sales metálicas y en la precisión al momento de clasificar las plantas Hipócrates Galeno

10 Theophrastus Bombast von Hohenheim
Historia química farmacéutica: Paracelso ( ): inicio de la química farmaceútica y la utilización de sales metálicas frente al uso de las plantas para combatir enfermedades como sífilis y bocio. Uso del laúdano (tintura de morfina y opio) para tratamiento del dolor (analgésico) (“Sólo la dosis hace el veneno"). La diferencia entre un veneno y un fármaco es la dosis administrada. Paracelso Theophrastus Bombast von Hohenheim ( )

11 Historia química farmacéutica:
Siglo XVII: quinina (proveniente del árbol de la quina, usada para el tratamiento de la malaria) Siglo XVIII: descubrimiento de la digitalina por Withering desde Digitalis purpurea ( ) para tratamiento de hidropesía (retención líquidos) y en insuficiencia cardiaca. Quinina Digitalina

12 Historia química farmacéutica:
Siglo XIX: comienzo de la era de los fármacos Óxido nitroso (Davy, ) Éter etílico (Long, ) Cloroformo (Simpson, ) ¡Todos anestésicos!

13 Carbamato de isopenilo Veronal (barbitúrico)
Historia química farmacéutica: Siglo XIX: comienzo de la era de los fármacos Antipirina (Knorr, 1847) Infección oído Carbamato de isopenilo (Dreser, 1889) Hipnótico Veronal (barbitúrico) (Fischer, Von Mering 1903) Ansiolítico, sedante

14 Historia química farmacéutica:
Siglo XX: despliegue de fármacos sintéticos Penicilina (Fleming, 1929) Antibiótico aislado de Penicilium notatum Sulfanilamidas (Prontosil) (Gelmo, 1908) Antibióticos Aspirina (ácido acetilsalicílico) (Hoffmann, 1898) AINE

15 Historia química farmacéutica:
Siglo XX: y aun hay mas…. Heparina (1916): anticoagulante Insulina (1921): tratamiento diabetes Vitamina C ( ): Szent- Gyorgi Hormonas esteroideas (1934) Vitamina D2 (1936) Antihistamínicos (1937) Edad de oro (1940 – 1960): nuevos fármacos Hasta aquí todo bien, pero….

16 Historia química farmacéutica:
Un ejemplo interesante: comportamiento dual en fármacos (R,S) Metanfetamina y sus derivados Efecto farmacológico: descongestión nasal (estereoisómero S) Efecto no deseado: droga adictiva (meth, crystal, estereoisómero R)

17 Historia química farmacéutica:
Siglo XX Tragedia de la Talidomida ( ) Efecto esperado: sedante y calmante de nauseas durante el embarazo Consecuencia: bebés con focomelia (malformaciones o ausencia de extremidades) ¿Solución?

18 S R ¡separar los estereoisómeros R y S!
(R: efecto sedante y S: efecto teratogénico) ¿Solución? ¿Cómo? Formas de separar estereoisómeros: Dicroismo circular Purificación (HPLC, recristalización, cromatografía en columna, destilación) Cromat. Quiral Polarimetría Resolución de mezclas racémicas con Ácido tartárico (R,S) S R

19 Definiciones en química farmacéutica:
Fármaco o principio activo: sustancia pura químicamente extraída de fuentes naturales o sintetizada, que puede ser aprovechada o no por su acción terapeútica Droga: materia prima de origen vegetal o animal con uno o varios principios activos y que no ha sufrido manipulación salvo la necesaria para su conservación Medicamento: fármaco desarrollado con una actividad biológica desde el punto de vista terapeútico.

20 Definiciones en química farmacéutica:
Medicamento: se presenta en diferentes formas farmaceúticas, constituido por uno o mas principios activos y uno o varios excipientes Comprimidos Inyectables Jarabe

21 Definiciones en química farmacéutica:
Medicamento: ha sido aprobado oficialmente para su comercialización tras superar una serie de controles analíticos (composición química, pureza), ensayos farmacológicos y toxicológicos (actividad, efectos secundarios, ausencia de actividad carcinogénica y teratogénica)

22 Nomenclatura: existen varias denominaciones para nombrar los fármacos
Nombres con propietario: Códigos de fabricante: combinaciones de letras y números de forma provisional cuando se investiga una nueva sustancia (ej: Captopril en su momento previo a la salida fue SQ 14225) Nombres comerciales: procede del laboratorio que fabrica el fármaco y es de su propiedad (ej: Aspirina, registrado por Bayer®) Nombres sin propietario: Nombres químicos sistemáticos (IUPAC) Denominación común internacional (DCI o INN) Código anatómico-Terapéutico-Químico (ATC)

23 Nomenclatura: IUPAC (unión internacional de química pura y aplicada): es por defecto la nomenclatura utilizada de acuerdo a los grupos funcionales orgánicos presentes en una molécula. Problema en fármacos: Nombres extremadamente largos Difíciles de memorizar Desprovistos de sentido para los no especialistas en la materia Carentes de información acerca de la utilidad terapéutica

24 Nomenclatura: Denominación común internacional(DCI o INN International Non propietary Name): es una propuesto la OMS con el objeto de disponer de un nombre y código único para cada fármaco, independiente del fabricante y más sencillo que el sistemático. Se utiliza solo para nombrar principios activos.

25 Denominación común internacional(DCI)
Denominación común internacional(DCI). INN (International Non propietary Name): cada país tiene su denominación común nacional La DCI sugiere sufijos o prefijos para los nombres de los fármacos

26 Ventajas de DCI y INN Único para cada fármaco Mostrar relación con otras sustancias con el mismo tipo de actividad farmacológica Independiente del nombre dado por el fabricante Nombre no excesivamente largo Fácil de pronunciar y de deletrear NO connotaciones anatómicas, fisiológicas o patológicas que puedan condicionar la aceptación del fármaco La DCI sugiere sufijos o prefijos para los nombres de los fármacos

27 antiinflamatorios del grupo del ibufenaco diclofenaco -adolum -adol
Latin Español Grupo de fármacos Ejemplo -acum -aco antiinflamatorios del grupo del ibufenaco diclofenaco -adolum -adol analgésicos tramadol -azepamum -azepam sustancias del grupo del diazepam diazepam -cainum -caina anestésicos locales lidocaina -cillinum -cilina antibióticos derivados del ácido 6-aminopenicilánico amoxicilina -dipinum -dipino antagonistas del calcio del grupo del nifedipino amlodipino -mycinum -micina antibióticos, producidos por cepas de Streptomyces azitromicina -nidazolum -nidazol antiprotozoarios del grupo del metronidazol metronidazol -oxacinum -oxacino antibacterianos del grupo del ácido nalidíxico ciprofloxacino -pridum -prida sustancias del grupo de la sulpirida alizaprida -pril(at)um -pril inhibidores de la enzima transformadora de la angiotensina captopril -profenum -profeno antiinflamatorios del grupo del ibuprofeno Ibuprofeno, ketoprofeno -terolum -terol broncodilatadores derivados de la fenetilamina clembuterol -tidinum -tidina antagonistas del receptor H2 de la histamina cimetidina -vir Sustancias antivirales aciclovir Todos los prefijos y sufijos en:

28 Código Anatómico-Terapéutico-Químico (ATC): proporciona a cada fármaco un código que se construye de la siguiente forma: Una letra mayúscula que designa el lugar de acción principal del fármaco Una segunda letra y un número: indican la acción farmacológica principal, que se subdivide en grupos terapéúticos Un código alfanumérico que designa el grupo al que pertenece el fármaco y la sustancia concreta de la cual se trata.

29 Todas las tablas en: International pharmacy journal, 4, 150, 1990
Código Anatómico-Terapéutico-Químico (ATC): Todas las tablas en: International pharmacy journal, 4, 150, 1990

30 Todas las tablas en: International pharmacy journal, 4, 150, 1990
Código Anatómico-Terapéutico-Químico (ATC): Todas las tablas en: International pharmacy journal, 4, 150, 1990

31 Código Anatómico-Terapéutico-Químico (ATC): ejemplo con Diazepam (N05B A01)
Letra o código Significado N Sistema nervioso central (grupo anatómico) N05 Agentes psicolépticos (grupo terapeútico) N05B Ansiolíticos e hipnóticos (subgrupo terapeútico) N05B A Derivados de benzodiacepina (grupo químico) N05B A01 Diazepam (sustancia individual) A una misma sustancia pueden corresponder varios códigos ATC Diazepam podría ser N05 (tranquilizante) o N03 (anticonvulsivo).

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33 Pero, ¿qué son los receptores?
Definiciones en química farmacéutica: Fármaco agonista: está dotado de afinidad y eficacia, interactúa con los receptores y genera una respuesta biológica Fármaco antagonista: dotado de afinidad pero carece de eficacia, interactúa con receptores y NO genera respuesta biológica alguna Pero, ¿qué son los receptores?

34 Teoría del receptor (Paul Ehrlich):
Receptor: fracción estructural de una enzima, ácido nucleíco o canal iónico cuya interacción con una molécula endógena o exógena se traduce en una respuesta biológica, como consecuencia de una sucesión de fenómenos bioquímicos. “Las células tienen en su superficie moléculas receptoras específicas que solo se unen con determinados grupos químicos de forma reversible o irreversible” Paul Ehrlich( ) Premio Nobel de Medicina en 1908 “por sus contribuciones al campo de la inmunología”

35 Teoría del receptor (James Black):
La Unión fármaco-receptor se da por mecanismos bioquímicos que supone la liberación de un segundo mensajero o la apertura de un canal iónico. Las interacciones de las sustancias endógenas y exógenas (fármacos) con los receptores pueden generar una respuesta biológica. James Whyte Black ( ) Premio Nobel de Medicina en 1988 “por sus descubrimientos de principios en el tratamiento con fármacos”

36 Tipos de receptores: Membrana: se encuentran en la superficie de la membrana plasmática de las células, interactuando con los fármacos. Intracelulares: se localizan en el citoplasma. Nucleares: se encuentran en el núcleo de la célula. Enzimáticos: interactúan con los fármacos en zonas específicas, asociados a la teoría de llave y cerradura. Es necesaria una interacción mediada por neutrotransmisores

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39 Común entre aminoácidos
Interacciones fármaco receptor: Fuerzas electrostáticas: Ion-Ion Ion-dipolo Enlace de hidrógeno NH3+ …-O=C (5-30 kJ/mol) NH3+ …-OOC Común entre aminoácidos (20-25 kJ/mol) Dipolo-dipolo (5-30 kJ/mol) (5-30 kJ/mol)

40 Polarización sobre grupos fenilo (9 kJ/mol) y 3 kJ/mol por cada CH2
Interacciones fármaco receptor: Fuerzas no polares: Enlace covalente ( kJ/mol) Van der Waals Polarización sobre grupos fenilo (9 kJ/mol) y 3 kJ/mol por cada CH2

41 Neurotransmisores: Sustancia producida por una célula nerviosa capaz de alterar el funcionamiento de otra célula de manera breve, por medio de la ocupación de receptores específicos y por la activación de mecanismos iónicos y metabólicos. Las células nerviosas tiene dos funciones principales: propagación del impulso o señal nerviosa y transmisión a otras células para inducir una respuesta Conducción de impulsos mediada por fenómenos eléctricos (intercambio iónico de Na+ y K+ en la membrana celular

42 Neurotransmisores: La transmisión del impulso de una neurona a otra o a una célula depende de la acción de neurotransmisores (NT) específicos sobre receptores específicos, liberando millones de moléculas en forma constante para producir una respuesta fisiológica significativa. Los NT se liberan desde las vesículas mediante conexiones neuronales, expulsando las moléculas hacia la hendidura sinaptica

43 Esquema de la neurotransmisión:

44 Proceso de la neurotransmisión:

45 Tipos de neurotransmisores: desde el punto de vista químico se clasifican en 1. Aminas:
Acetilcolina Adrenalina Dopamina Serotonina Histamina

46 Acido gama amino butírico (GABA)
Tipos de neurotransmisores: desde el punto de vista químico se clasifican en 2. Aminoácidos: Acido gama amino butírico (GABA) Glicina Taurina Acido L-glutámico Acido L-aspártico

47 Péptidos (endorfinas y encefalinas)
Tipos de neurotransmisores: desde el punto de vista químico se clasifican en 3. Péptidos y 4. Sustancias variadas: Prostanglandinas Hormonas esteroides Adenosina Péptidos (endorfinas y encefalinas)

48 Sistema nervioso en animales y en el hombre: está ligado a la neurotransmisión

49 Sistema nervioso central (SNC):
Comprende el cerebro (encéfalo) y la médula espinal. Controla y dirige todas las actividades de tipo voluntarias. Las estructuras que lo conforman están protegidas por los huesos del cráneo y por la columna vertebral. Permite percibir estímulos del mundo exterior y transmitir impulsos nerviosos hacia músculos esqueléticos. Sistema nervioso periférico (SNP): Controla las actividades de carácter involuntario. Está conformado por ganglios y nervios ubicados por fuera del SNC. Comprende los nervios craneales y raquídeos. Recibe y transmite los impulsos sensitivos y motores

50 Sistema nervioso vegetativo o autónomo:
Comprende el tronco simpático, formado por cordones nerviosos que se extienden a lo largo del cuello, torax y abdomen, a cada lado de la columna vertebral y los ganglios periféricos (cuerpos celulares). Se relaciona con las glándulas, el corazón, las vísceras, vasos sanguíneos y músculos lisos. Transmite impulsos que regulan las funciones de acuerdo a las exigencias vitales

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52 La química farmaceútica es área de las ciencias de la vida que aplica los principios de la química y la biología a la creación de conocimientos que lleven a la introducción de nuevos agentes terapéuticos. Es una disciplina que se viene desarrollando de forma empírica hasta llegar a ser algo completamente tecnificado y regulado hoy. Hay diversas nomenclaturas para los medicamentos, desde los nombres propietarios hasta la denominación común internacional. Los fármacos interactúan con receptores y a la vez estos dependen de los neurotransmisores y del sistema nervioso para desempeñar su acción.

53 ¡Muchas gracias por su atención!

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57 Acción terapeútica de las sulfanilamidas:

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