Пути создания новых лекарственных средств І. Химический синтез препаратов направленный синтез; эмпирический путь. ІІ. Получение препаратов из лекарственного сырья и выделение индивидуальных веществ: животного происхождения; растительного происхождения; из минералов. ІІІ. Выделение лекарственных веществ, являющихся продуктами жизнедеятельности микроорганизмов и грибов. Биотехнология.
Химический синтез препаратов направленный синтез Воспроизведение биогенных веществ Адреналин, норадреналин, γ-аминомасляная кислота, гормоны, простагландины и др. физиологически активные соединения. Создание антиметаболитов Синтез структурных аналогов естественных метаболитов, обладающих противоположным действием. Например, антибактериальные средства сульфаниламиды сходны по строению с парааминобен-зойной кислотой, необходимой для жизнедеятельности микроорганизмов, и являются ее антиметаболитами:
Химический синтез препаратов направленный синтез Химическая модификация соединений с известной активностью Главная задача - создание новых препаратов, выгодно отличающихся от уже известных (более активных, менее токсичных). 1. На основе гидрокортизона, продуцируемого корой надпочечников, синтезированы многие значительно более активные глюкокортикоиды, в меньшей степени влияющие на водно-солевой обмен. 2. Известны сотни синтезированных сульфаниламидов, из которых лишь некоторые внедрены в медицинскую практику. Исследование рядов соединений направлены на выяснение зависимости между их строением, физико-химическими свойствами и биологической активностью. Установление таких закономерностей позволяет более целенаправленно проводить синтез новых препаратов. При этом выясняется, какие химические группировки и особенности структуры определяют основные эффекты действия веществ.
Химическая модификация соединений с известной активностью: модификация веществ растительного происхождения Тубокурарин (стрельный яд кураре) и его синтетические аналоги Расслабляют скелетные мышцы. Значение имеет расстояние между двумя катионными центрами (N+ - N+).
Химический синтез препаратов направленный синтез Изучение структуры субстрата, с которым взаимодействует лекарство За основу берется не биологически активное вещество, а субстрат, с которым оно взаимодействует: рецептор, фермент, нуклеиновая кислота. Реализация этого подхода базируется на данных о трехмерной структуре макромолекул, которые являются мишенями препарата. Современный подход, использующий компьютерное моделирование; рентгеноструктурный анализ; спектроскопию, основанную на ядерно-магнитном резонансе; статистические методы; генную инженерию.
Химический синтез препаратов направленный синтез Синтез, основанный на изучении химических превращений вещества в организме. Пролекарства. 1. Комплексы «вещество носитель - активное вещество» Обеспечивают направленный транспорт к клеткам мишеням и избирательность действия. Активное вещество высвобождается в месте действия под влиянием ферментов. Функцию носителей могут выполнять белки, пептиды и другие молекулы. Носители могут облегчать прохождение биологических барьеров: Ампициллин плохо всасывается в кишечнике (~ 40 %). Пролекарство бакампициллин неактивно, но абсорбируется на 9899 %. В сыворотке под влиянием эстераз отщепляется активный ампициллин.
Химический синтез препаратов направленный синтез Синтез, основанный на изучении химических превращений вещества в организме. Пролекарства. 2. Биопрекурсоры Представляют собой индивидуальные химические вещества, которые сами по себе неактивны. В организме из них образуются другие вещества – метаболиты, которые и проявляют биологическую активность: пронтозил - сульфаниламид L-ДОФА - дофамин
Химический синтез препаратов направленный синтез Синтез, основанный на изучении химических превращений вещества в организме. Средства, влияющие на биотрансформацию. Базируется на знании ферментативных процессов, обеспечивающих метаболизм веществ, позволяет создавать препараты, которые изменяют активность ферментов. Ингибиторы ацетилхолинэстеразы (прозерин) усиливают и пролонгируют действие естественного медиатора ацетилхолина. Индукторы синтеза ферментов, участвующих в процессах детоксикации химических соединений (фенобарбитал).
Химический синтез препаратов эмпирический путь Случайные находки. Снижение уровня сахара в крови, обнаруженное при использовании сульфаниламидов, привело к созданию их производных с выраженными гипогликемическими свойствами (бутамид). Они широко используются при сахарном диабете. Случайно было обнаружено действие тетурама (антабус), который используется в производстве резины. Применяется при лечении алкоголизма. Скрининг. Проверка химических соединений на все виды биологической активности. Трудоемкий и малоэффективный путь. Однако он неизбежен при изучении нового класса химических веществ, свойства которых трудно прогнозировать исходя из структуры.
Препараты и индивидуальные вещества из лекарственного сырья Используются различные экстракты, настойки, более или менее очищенные препараты. Например, лауданум – настойка опия сырца.
Препараты и индивидуальные вещества из лекарственного сырья Индивидуальные вещества: Дигоксин - сердечный гликозид из наперстянки Атропин - М-холиноблокатор из красавки (белладонны) Салициловая кислота - противовоспалительное вещество из ивы Колхицин - алкалоид безвременника, используется при лечении подагры.
Этапы создания лекарственных средств Получение препарата Проверка на животных Природные источники Эффективность Селективность Механизмы действия Метаболизм Оценка безопасности ~ 2 года Лекарственная субстанция (действующее соединение) Химический синтез ~ 2 года Клинические испытания Фаза 1 безопасно ли лекарство? Фаза 2 эффективно ли лекарство? Фаза 3 эффективно ли лекарство при двойном слепом контроле? Метаболизм Оценка безопасности ~ 4 года Маркетинг В Н Е Д Р Е Н И Е Л Е К А Р С Т В А 1 год Фаза 4 постмаркетинговое наблюдение Появление Генетиков Через 17 лет после раз- решения к применению Окончание срока действия патента
Введение
Несмотря на достижения современной анестезии, продолжаются поиски менее опасных средств для наркоза, разработка различных вариантов многокомпонентного избирательного наркоза, позволяющего значительно уменьшить их токсичность и побочные отрицательные влияния.
Создание новых лекарственных веществ включает 6 стадий:
Создание лекарственного вещества с помощью компьютерного моделирования.
Лабораторный синтез.
Биоскрининг и доклинические испытания.
Клинические испытания.
Промышленное производство.
В последнее время компьютерное моделирование все более уверенно входит в практику технологии создания новых синтетических лекарственных веществ . Предварительно проведенный компьютерный скрининг экономит время, материалы и силы при аналоговом поиске лекарственных препаратов. В качестве объекта исследования выбран местноанестезирующий препарат дикаин, который имеет более высокий уровень токсичности в ряду своих аналогов, но при этом не заменим в глазной и оториноларингологической практике. Для снижения и сохранения или усиления местноанестезирующего эффекта разрабатываются композиционные составы, дополнительно содержащие противогистаминные средства, содержащих аминоблокаторы, адреналин.
Дикаин относится к классу сложных эфиров п -аминобензойной кислоты (β-диметиламиноэтиловый эфир п -бутиламинобензойной кислоты гидрохлорид) . Расстояние C -N в 2-аминоэтанольной группе определяет двухточечный контакт молекулы дикаина с рецептором через диполь-дипольное и ионное взаимодействие.
В основу модифицирования молекулы дикаина для создания новых анестетиков нами положен принцип введения химических группировок и фрагментов в существующий анестезиофор, которые усиливают взаимодействие вещества с биорецептором, снижают токсичность и дают метаболиты с положительным фармакодействием.
Исходя из этого нами предложены следующие варианты новых молекулярных структур:
В бензельное кольцо введена “облагораживающая” карбоксильная группа, диметиламиногруппа замещена на более фармакоактивную диэтиламиногруппу.
Алифатический н -бутильный радикал замещен на адреналиновый фрагмент.
Ароматическая основа п -аминобензойной кислоты замещена на никотиновую кислоту.
Бензольное кольцо замещено на пиперидиновое, характерное для эффективного анестетика промедол.
В работе выполнено компьютерное моделирование всех указанных структур с применением программы HyperChem . На последующих этапах компьютерного конструирования исследована биологическая активность новых анестетиков с применением программы PASS .
1. Обзор литературы
1.1 Лекарственные средства
Несмотря на огромный арсенал имеющихся лекарств, проблема изыскания новых высокоэффективных лекарственных средств остается актуальной. Это обусловлено отсутствием или недостаточной эффективностью лекарств для лечения некоторых заболеваний; наличие побочного действия некоторых лекарственных препаратов; ограничениями срока годности лекарственных препаратов; огромными сроками годности лекарственных препаратов или их лекарственных форм.
Создание каждого нового оригинального лекарственного вещества является результатом развития фундаментальных знаний и достижений медицинских, биологических, химических и других наук, проведения напряженных экспериментальных исследований, вложения крупных материальных затрат. Успехи современной фармакотерапии явились следствием глубоких теоретических исследований первичных механизмов гомеостаза, молекулярных основ патологических процессов, открытия и изучения физиологически активных соединений (гормоны, медиаторы, простагландины и др.) . Получению новых химиотерапевтических средств способствовали достижения в изучении первичных механизмов инфекционных процессов и биохимии микроорганизмов.
Лекарственное средство – однокомпонентный или комплексный состав, обладающий профилактической и лечебной эффективностью. Лекарственное вещество – индивидуальное химическое соединение, используемое в качестве лекарственного средства .
Лекарственная форма – физическое состояние лекарственного средства, удобное для применения .
Лекарственный препарат – дозированное лекарственное средство в адекватной для индивидуального применения лекарственной форме и оптимальным оформлением с приложением аннотации о его свойствах и использовании .
В настоящее время каждое потенциальное лекарственное вещество проходит 3 стадии изучения: фармацевтическую, фармакокинетическую и фармакодинамическую.
На фармацевтической стадии устанавливают наличие полезного действия лекарственного вещества, после чего оно подвергается доклиническому изучению других показателей. Прежде всего определяется острая токсичность, т.е. смертельная доза для 50% опытных животных. Затем выясняется субхроническая токсичность в условиях длительного (несколько месяцев) введения лекарственного вещества в терапевтических дозах. При этом наблюдают возможные побочные эффекты и патологические изменения всех систем организма: тератогенность, влияние на репродуктивность и иммунную систему, эмбриотоксичность, мутагенность, канцерогенность, аллергенность и другие вредные побочные действия. После этого этапа лекарственное средство может быть допущено к клиническим испытаниям.
На второй стадии - фармакокинетической - изучают судьбу лекарственного вещества в организме: пути его введения и всасывания, распределение в биожидкостях, проникновение через защитные барьеры, доступ к органу-мишени, пути и скорость биотрансформации пути выведения из организма (с мочой, калом, потом и дыханием).
На третьей - фармакодинамической - стадии изучаются проблемы распознавания лекарственного вещества (или его метаболитов) мишенями и их последующего взаимодействия. Мишенями могут служить органы, ткани, клетки, клеточные мембраны, ферменты, нуклеиновые кислоты, регуляторные молекулы (гормоны, витамины, нейромедиаторы и т.д.), а также биорецепторы. Рассматриваются вопросы структурной и стереоспецифичной комплементарности взаимодействующих структур, функционального и химического соответствия лекарственного вещества или метаболита его рецептору. Взаимодействие между лекарственным веществом и рецептором или акцептором, приводящее к активации (стимулированию) или дезактивации (ингибированию) биомишени и сопровождающееся ответом организма в целом, в основном обеспечивается за счет слабых связей – водородных, электростатических, ван-дер-ваальсовых, гидрофобных .
1.2 Создание и исследование новых лекарственных средств. Основное направление поиска
Создание новых лекарственных веществ оказалось возможным на основе достижений в области органической и фармацевтической химии, использования физико-химических методов, проведения технологических, биотехнологических и других исследований синтетических и природных соединений.
Общепринятым фундаментом создания теории целенаправленных поисков тех или иных групп лекарственных препаратов является установление связей между фармакологическим действием и физическими особенностями .
В настоящее время поиск новых лекарственных средств ведется по следующим основным направлениям.
1. Эмпирическое изучение того или иного вида фармакологической активности различных веществ, полученных химическим путем. В основе этого изучения лежит метод «проб и ошибок», при котором фармакологи берут существующие вещества и определяют с помощью набора фармакологических методик их принадлежность к той или иной фармакологической группе. Затем среди них отбирают наиболее активные вещества и устанавливают степень их фармакологической активности и токсичности по сравнению с существующими лекарственными средствами, которые используются в качестве стандарта.
2. Второе направление состоит в отборе соединений с одним определенным видом фармакологической активности. Это направление получило название направленного изыскания лекарственных средств.
Преимущество этой системы состоит в более быстром отборе фармакологически активных веществ, а недостатком является отсутствие выявления других, может быть весьма ценных видов фармакологической активности.
3. Следующее направление поиска – модификация структур существующих лекарственных средств. Этот путь поиска новых лекарственных средств является теперь весьма распространенным. Химики-синтетики заменяют в существующем соединении один радикал другим, вводят в состав исходной молекулы другие химические элементы или производят иные модификации. Этот путь позволяет увеличить активность лекарственного препарата, сделать его действие более избирательным, а также уменьшить нежелательные стороны действия и его токсичность .
Целенаправленный синтез лекарственных веществ означает поиск веществ с заранее заданными фармакологическими свойствами. Синтез новых структур с предполагаемой активностью чаще всего проводится в том классе химических соединений, где уже найдены вещества, обладающие определенной направленностью действия на данный орган или ткань.
Для основного скелета искомого вещества могут быть выбраны также те классы химических соединений, к которым относятся естественные вещества, участвующие в осуществлении функций организма. Целенаправленный синтез фармакологических веществ труднее вести в новых химических классах соединений ввиду отсутствия необходимых первоначальных сведений о связи фармакологической активности со структурой вещества. В этом случае необходимы данные о пользе вещества или элемента.
Далее к избранному основному скелету вещества добавляют различные радикалы, которые будут способствовать растворению вещества в липидах и воде. Синтезируемую структуру целесообразно сделать растворимой одновременно и в воде, и в жирах с той целью, чтобы она могла всосаться в кровь, перейти из нее через гематотканевые барьеры в ткани и клетки и затем вступить в связь с клеточными мембранами или проникнуть через них внутрь клетки и соединиться с молекулами ядра и цитозоля .
Целенаправленный синтез лекарственных веществ становится удачным, когда удается найти такую структуру, которая по размеру, форме, пространственному положению, электронно-протонным свойствам и ряду других физико-химических показателей будет соответствовать живой структуре, подлежащей регулированию.
Целенаправленный синтез веществ преследует не только практическую цель - получение новых лекарственных веществ с нужными фармакологическими и биологическими свойствами, но и является одним из методов познания общих и частных закономерностей жизненных процессов. Для построения теоретических обобщений необходимо дальнейшее изучение всех физико-химических характеристик молекулы и выяснение решающих изменений в ее структуре, обусловливающих переход одного вида активности в другой.
Составление комбинированных препаратов является одним из наиболее эффективных путей поиска новых лекарственных средств. Принципы, на основе которых восставляются многокомпонентные лекарственные препараты могут быть различными и изменяются вместе с методологией фармакологии . Разработаны основные принципы и правила составления комбинированных средств.
Чаще всего в комбинированные средства включаются лекарственные вещества, которые оказывают действие на этиологию заболевания и основные звенья патогенеза болезни. В комбинированное средство обычно включаются лекарственные вещества в малых или средних дозах, если между ними существуют явления взаимного усиления действия (потенцирование или суммирование).
Комбинированные средства, составленные с учетом указанных рациональных принципов, отличаются тем, что они вызывают значительный лечебный эффект при отсутствии или минимуме отрицательных явлений. Последнее их свойство обусловлено введением малых доз отдельных ингредиентов. Существенное преимущество малых доз состоит и в том что они не нарушают естественных защитных или компенсаторных механизмов организма.
Комбинированные препараты составляются также и по принципу включения в них таких дополнительных ингредиентов, которые устраняют отрицательное действие основного вещества.
Комбинированные препараты составляются с включением различных корригирующих средств, устраняющих нежелательные свойства основных лекарственных веществ (запах, вкус, раздражение) или регулирующих скорость освобождения лекарственного вещества из лекарственной формы или скорость всасывания его в кровь.
Рациональное составление комбинированных средств позволяет целенаправленно увеличить фармакотерапевтический эффект и устранить или уменьшить возможные отрицательные стороны действия лекарственных средств на организм.
При комбинировании лекарственных средств отдельные компоненты должны быть совместимы между собой в физико-химическом, фармакодинамическом и фармакокинетическом отношениях .
Путь от получения индивидуального химического соединения до внедрения препарата в медицинскую практику занимает большой отрезок времени и включает в себя следующие этапы:
1) тонкий органический, биоорганический или микробиологический
синтез, идентификация и выделение соединений. Скрининг (отбор БАС) in vitro;
2) создание модели лекарственной формы;
3) проверка биологической активности на животных (in vivo);
4) нахождение оптимального метода синтеза, проверка биологической активности;
5) разработка лекарственной формы;
6) исследование острой и хронической токсичности, мутагенности, тератотоксичности, пирогенности;
7) изучение фармакокинетики и фармакодинамики (в т. ч. и синтез препарата меченного изотопами 3 Н и 14 С);
8) разработка лабораторного регламента производства;
9) клинические испытания;
10) разработка опытно-промышленного регламента, производственного регламента, ВФС, утверждение ВФС;
11) разрешение фармкомитета, приказ Минздрава РФ на применение лекарственного средства. Оформление документации на производство.
Общая стоимость разработки нового лекарственного средства достигает 400 млн долларов США.
Для уменьшения стоимости разработки ЛС используются достижения молекулярной биологии – целенаправленный синтез . Примером такого синтеза может служить создание антагонистов метаболитов нуклеинового обмена – 5-фторурацила, 6-меркаптопурина, флударабина. Еще одним примером является противораковый препарат мелфалан (рацемат – сарколизин).
В самом начале пути создания противоопухолевых препаратов использовали эмбихин – N- метил-N- бис(b-хлорэтил)амин.
Лечение этим препаратом ярко описано А.И. Солженицыным в романе «Раковый корпус». Препарат высокотоксичен, процент излеченных больных был мал (А.И. Солженицыну повезло). Академик АМН Л.Ф. Ларионов предложил ввести азотипритную группу в метаболит – фенилаланин. Так был синтезирован сарколизин, дающий хорошие результаты при лечении рака яичка. В настоящее время используют не рацемат, а оптически индивидуальный препарат – мелфалан. Блестящим примером целенаправленного синтеза является ингибитор превращения неактивного агиотензина I в активный агиотензин II – препарат каптоприл. Агиотензин I является декапептидом, а агиотензин II октапептидом. Карбоксипептидаза А отщепляет с карбоксиконца пептида последовательно лейцин и гистидин, но не может работать в том случае, если предыдущей аминокислотой является пролин.
Знание тонкого механизма работы фермента позволило синтезировать его ингибитор. Ангиотензин II обладает выраженной биологической активностью – вызывает сужение артериол, прессорное действие в 40 раз превосходит действие норадреналина. Каптоприл ингибирует карбоксипептидазу, его используют для лечения гипертонии. Тот же самый принцип был использован при синтезе препарата эналаприл. Рассмотренные препараты – метотрексат, азометония бромид, атенолол и фенилэфрин были получены в результате целенаправленного синтеза.
Другим направлением поиска БАВ является массовый скрининг – проверка биологической активности вновь синтезированных соединений. Ферменты и рецепторы имеют в пространственной структуре «карманы», в которые входят метаболиты или медиаторы. Во взаимодействии метаболита с ферментом принимают участие как полярные группировки, так и гидрофобные. Поэтому при отборе новых соединений для изучения биологической активности необходимо в молекуле иметь сочетание полярных и гидрофобных групп. В качестве гидрофобной части – Alk, Alk(F) n , а также циклические соединения. Но гетероциклы кроме гидрофобной части имеют уже и заряд. В качестве полярных групп используют: OH; O-Alk, OAc, NH 2 ; NHAlk, N(Alk) 2 , NHAc, SO 2 NHR, COOH, C=O, COOR, CONR 1 R 2 , NO 2 , SH, полярные гидрофобные – Cl, Br, J, F. Эти группы, введенные в гидрофобную молекулу, часто придают соединению биологическую активность, и их называют фармакофорными группами.
Введение фармакофорных групп не должно быть беспорядочным. Желательно, чтобы гидрофобные участки и полярные группы располагались на определенном расстоянии. Тем самым они могут моделировать либо метаболит, либо природное лекарственное средство. Этот принцип подобия был заложен в синтезе местноанестезирующих препаратов – анестезина и новокаина. Природным продуктом, обладающим мощным анестезирующим действием, является кокаин. Однако использование наркотического средства далеко небезопасно. В данном случае моделирование структуры природного продукта привело к положительным результатам. Структуры соединений приведены на схеме:
Поиск таких лекарственных средств занял около двадцати лет.
Еще в 80-е гг. XX в. отбор БАС проводился на животных, при этом химику-синтетику требовалось для первичных испытаний нарабатывать десятки граммов соединения. Статистика показывает, что одно новое БАС удается найти при «слепом» синтезе среди 100 000 вновь синтезированных веществ. Для уменьшения затрат скрининг стали проводить на изолированных органах, а затем и на клетках. Причем количество нарабатываемого вещества сократилось до сотен миллиграммов. И, естественно, увеличилось количество изучаемых веществ. Противоопухолевая и противовирусная активность новых соединений в настоящее время изучается на клетках. Живые и убитые клетки при окрашивании имеют различную окраску. Чем больше находят мертвых клеток человеческого штамма злокачественной опухоли под действием испытуемого вещества, тем оно более активно.В институте рака Национального института здоровья США, испытания проводятся на 55 штаммах человеческих опухолей, адаптированных для роста в условиях in vitro. При изучении противовирусной активности клетки, зараженные вирусом, прибавляют к раствору препарата. Ведут подсчет живых клеток.
При исследовании активности вновь синтезированных соединений подлинная революция произошла благодаря успехам биотехнологии. Доступность биомакромолекул (ферментов, белков рецепторов, РНК и т. п.), помещенных на твердый носитель, позволяет с помощью измерения биолюминесценции определять их ингибирование или стимуляцию под действием нового вещества. В настоящее время испытывается in vitro в фирме «Байер» 20 000 новых соединений в год. При этом существенно возрастает роль химиков синтетиков, которые должны обеспечить массовую наработку новых соединений и билдинг-блоков. Возникла так называемая комбинаторная химия (принципы комбинаторной химии рассмотрены в отдельном разделе). Основой для выбора такого синтеза является компьютерный анализ баз данных, в т. ч. и по наличию фармакофорных групп в определенных положениях молекул. Для создания «библиотеки» новых соединений с помощью методов комбинаторной химии необходимо знать закономерности протекания химических реакций. Это является одной из задач данного курса.
Еще одним направлением поиска БАВ служит модификация уже известных лекарственных соединений. Целью изменения структуры ЛС является снижение побочного действия препарата, а также повышение его активности – увеличение терапевтического индекса I t . Определенную роль играет изучение количественной взаимосвязи структура – активность. В качестве одного из примеров можно привести использование метода Хэнча, основанного на определении или расчете по аддитивной схеме липофильности соединения. В качестве меры липофильности используют коэффициент распределения (Р) вещества в системе октанол – вода. В общем виде уравнение Хэнча можно представить следующим выражением
lg 1/c = a 0 + a 1 lgP – a 2 (lgP) 2 + a 3 s + a 4 E s
где с – любая экспериментальная величина, характеризующая биологическую активность; a i – постоянные, полученные при обработке экспериментальных данных; Р –коэффициент распределения октанол – вода (Р = С октанол /С вода, С – концентрация вещества в каждой из фаз), параметры s, E s отражают электронные и стерические параметры молекулы.
Анализ уравнения показывает, что lg 1/c = f lgP, т.е. кривая проходит через максимум, соответствующий веществу с наибольшей активностью. Уравнение в грубом приближении описывает две стадии действия ЛС:
1) транспорт к участку действия;
2) взаимодействие с биомакромолекулой.
В качестве примера можно привести уравнение, связывающее Р с противоопухолевой активностью нитрозоалкилмочевин:
lg 1/c = - 0,061(lgP) 2 + 0,038lgP + 1,31
Седативная активность барбитуратов, изученная на мышах, связана с липофильностью следующим уравнением:
lg 1/c = 0,928 + 1,763 lgP - 0,327(lgP) 2
Активность, изученная на кроликах, дает несколько другое соотношение:
lg 1/c = 0,602 + 2,221 lgP - 0,326(lgP) 2
Хотя коэффициенты в этих уравнениях разные, общая тенденция сохраняется. Уравнение Хэнча сыграло свою роль при разработке современных компьютерных программ отбора веществ для изучения их биологической активности. В результате скрининга были найдены рассмотренные препараты циметидин и фентоламин. Изучение их механизма действия привело к открытию a-адренорецепторов и Н 2 -рецепторов.
При планировании синтеза ряда новых веществ целесообразно задаваться определенной молекулярно-биологической гипотезой, т.е. приближаться к целенаправленному синтезу. После нахождения in vitro активности соединения обязательно проверяют действие соединения in vivo. На последующих стадиях к будущему препарату предъявляют требования:
1) высокая эффективность лечебного эффекта;
2) максимальная величина I t , минимальное побочное действие;
3) после оказания лечебного действия препарат должен инактивироваться и выводиться из организма;
4) препарат не должен вызывать неприятных ощущений (вкус, запах, внешний вид);
5) препарат должен быть стабильным, минимальный срок хранения препарата должен быть не менее двух лет.
Обычным требованием к синтетическому препарату, за немногими исключениями, является высокая чистота субстанции. Как правило, содержание основного вещества в субстанции должно быть не менее 98 – 99 %. Наличие примесей регламентируется Фармакопейной статьей. При изменении метода синтеза необходимо проверять препарат на биоэквивалентность с ранее применявшимся ЛС.
1.2.2. Разработка плана синтеза
Каждое лекарственное средство может быть синтезировано несколькими альтернативными методами с использованием различных видов исходных продуктов (сырья). Появление новых видов полупродуктов, реакций и технологических процессов может резко изменить метод получения даже известных препаратов. Поэтому необходимо наработать практику составления плана синтеза БАВ на основе знания теории прохождения химических процессов органического синтеза, его конкретных условий и особенностей технологического оформления.
При разработке плана синтеза имеются два основных подхода – синтетический и ретросинтетический. Первый предполагает обычный подход: исходя из известных видов сырья, наметить последовательность реакций. Вторым методом разработки альтернативных путей получения БАВ является ретросинтетический подход к планированию синтеза. Прежде всего для его освоения необходимо привести терминологию:
1. Этот знак Þ трансформация – мысленная операция расчленения молекулы при ретросинтетическом анализе, противоположная знаку реакции.
2. После расчленения молекулы на части возникают заряженные осколки Х + Y¯ - синтоны.
3. Частицам Х + и Y¯ необходимо подобрать реальное химическое соединение, в котором будут либо те же заряды, либо d + , d¯ - синтетические эквиваленты . Синтетический эквивалент – реальное химическое соединение, позволяющее ввести синтон в молекулу в процессе ее конструирования.
4. БАВ – целевое соединение.
Далее, при трансформации необходимо расставить заряды синтонов так, чтобы отрицательный заряд находился на атоме, имеющем более высокую электроотрицательность, а положительный на менее электроотрицательном. В качестве примера можно рассмотреть ретросинтетический анализ молекулы парацетамола.
При трансформации молекулы разрываем связь С-N. Отрицательный заряд остается на группе NH, а положительный – на ацетильной группе. Соответственно синтетическими эквивалентами будут п -аминофенол и уксусный ангидрид или хлористый ацетил. Синтетический подход к разработке плана синтеза показан на схеме. Технический п -аминофенол не годится для получения парацетамола, т. к. содержит до 5 % продуктов окисления и других примесей, а очистка экономически невыгодна. Для синтеза препарата необходимо использовать свежеприготовленный продукт. Он может быть получен восстановлением п -нитрозофенола или п -нитрофенола. Пока в промышленности используют восстановление п -нитрофенола (причины этого рассмотрены в разделе «Реакции нитрозирования»).
В свою очередь п -нитрофенол может быть синтезирован нитрованием фенола или гидролизом п -нитрохлорбензола. В случае нитрования фенола возникают технологические трудности из-за энергичного протекания реакции нитрования, сопровождающегося некоторым осмолением реакционной массы. Кроме того, велики энергозатраты на разделение о- и п -изомеров. Таким образом, наиболее рационально получать п -нитрофенол гидролизом нитрохлорбензола, который является промышленно производимым продуктом. Даже на этом простейшем примере видно, что для ретросинтетического анализа необходимо уверенное знание органических реакций, их механизма, представления об источниках сырья и его доступности. Возможности разработки технологии производства обусловлены условиями проведения реакций, аппаратурным оформлением процессов, вопросами максимального использования сырья, а также вопросами экономики и экологии.
После составления альтернативных планов получения препарата разрабатывают оптимальный метод промышленного синтеза (ОМПС). Разработка ОМПС требует учета следующих факторов:
1) минимальное количество стадий. Каждая стадия – это затраты времени и сырья, увеличение количества отходов. Синтез должен быть по возможности коротким. Желательно использовать реакции, которые осуществляются в одну стадию или, по крайней мере, не требуют выделения промежуточных продуктов;
2) выход на каждой стадии. В идеале выход должен быть количественным (реально – очень редко), но хотя бы максимально возможным. Желательно, чтобы выделение продукта было простым и доступным;
3) хемоселективность реакции. С практической точки зрения имеет исключительное значение проведение реакции по одному из нескольких реакционных центров исходного соединения (региоселективность) или получение одного из возможных стереоизомеров (стереоселективность). Учет этого требования помогает избежать кропотливой работы по разделению изомеров и уменьшает количество отходов производства;
4) условия реакции. Превращение должно протекать в легкодостижимых условиях и не должно сопровождаться использованием или выделением высокопожаро-, взрывоопасных либо токсичных веществ;
5) процесс не должен ни при каких условиях привести к экологической катастрофе;
6) побочные продукты процесса должны быть легко удаляемыми и в идеале должны быть используемы либо легко подвергаться обезвреживанию.
В реальных условиях производства сложность заключается в том, что учет всех этих факторов приводит к противоречивым результатам, и ОМПС становится неоднозначным. Технолог длжен отдать предпочтение тем методам, которые дают максимальный экономический эффект, но без ущерба экологии.
1.3. сырьевая база
химико-фармацевтической промышленности
Основные продукты, которые получают с помощью тонкого, основного, нефтеоргсинтеза, лесохимии, коксохимического и микробиологического производства.
Для планирования синтеза конкретного лекарственного препарата и технологического оформления процессов необходимо в первую очередь обратиться к литературе и выяснить состояние промышленной разработки в нашей стране и за рубежом. Вторым шагом является оценка имеющихся либо вновь разработанных альтернативных методов получения препарата с точки зрения использования различных видов сырья в каждом методе, его стоимость и доступность. Для примера: в синтезе препарата необходимо использовать п -нитрохлорбензол. Его производят на Березниковском химзаводе, Рубежанском химкомбинате (Украина) и фирме Merk (Германия). Стоимость 1 т продукта одинакова, но транспортные расходы весьма отличаются. К тому же необходимо оценить и надежность поставщика. Безусловно, самым надежным будет его производство на своем заводе, но стоимость крупнотоннажного производства, конечно же ниже, чем своего небольшого.
Основные отрасли промышленности, которые поставляют сырье для промышленного получения синтетических ЛС в химико-фармацевтической промышленности (ХФП):
1) химическая переработка каменного угля, нефти, газа, древесины;
2) выделение продуктов из сырья растительного и животного происхож-дения;
3) микробиологический синтез.
Рассмотрим более подробно каждый из источников.
Химико-фармацевтическая промышленность выпускает огромное количество лечебно-профилактических препаратов. В нашей стране зарегистрировано и занесено в Государственный реестр более 3 тыс. лекарственных средств. Однако перед фармакологами и химиками стоит задача постоянного поиска и создания новых, более эффективных лечебно-профилактических средств.
Особого успеха в деле создания новых препаратов достигли фармакология и фармацевтическая промышленность во второй половине прошлого столетия. 60-90% современных лекарственных средств не было известно еще 30 – 40 лет назад. Разработка и производство новых лекарственных средств - длительный процесс тщательных, многоэтапных фармакологических исследований и разносторонней организационной деятельности фармакологов, химиков, фармацевтов.
Создание лекарственных препаратов можно подразделить на несколько этапов:
1) составление плана поиска индивидуального вещества или суммарного препарата, который можно получить из различных источников;
2) получение веществ, которые намечены;
3) первичное исследование нового препарата на лабораторных животных. При этом изучают фармакодинамику веществ (специфическая активность, длительность эффекта, механизм и локализация действия) и фармакокинетику препарата (всасывание, распределение, превращение в организме и выведение). Определяют также побочный эффект, токсичность, канцерогенность, тератогенность и иммуногенность, эффективность веществ при патологических состояниях;
4) более детальное исследование отобранных веществ и сравнение их с известными лекарственными препаратами;
5) передача перспективных лекарственных препаратов в фармакологический комитет, состоящий из экспертов различных специальностей;
6) клиническое испытании новых лекарственных средств. От врачей в это время требуется творческий, строго научный подход в определении дозировок, схемы применения, установлении показаний, противопоказаний и побочных явлений;
7) вторичное представление результатов клинических испытаний в фармакологический комитет. При положительном решении лекарственное вещество получает «запись о рождении», ему присваивается фармацевтическое название и выдается рекомендация для промышленного производства;
8) разработка технологии промышленного производства препаратов.
К источникам получения лекарственных средств можно отнести:
· - минеральные вещества;
· - сырье растительного и животного происхождения;
· - синтетические соединения;
· - продукты жизнедеятельности микроорганизмов и грибов.
В настоящее время поиск лекарственных веществ ведется по следующим направлениям:
· - химический синтез препаратов;
· - получение препаратов из лекарственного сырья;
· - биосинтез лекарственных веществ - продуктов жизнедеятельности микроорганизмов и грибов;
· - генетическая инженерия лекарственных средств.
Химический синтез препаратов подразделяется на два направления:
· направленный синтез;
· эмпирический путь.
Направленный синтез может осуществляться путем воспроизведения биогенных веществ, синтезируемых живыми организмами. Таким путем были получены адреналин, норадреналин, окситоцин и др. К направленному синтезу относится поиск антиметаболитов - антагонистов естественных метаболитов. Например, антиметаболиты парааминобензойной кислоты, необходимой для роста и развития микроорганизмов, - сульфаниламидные препараты. Создание новых лекарственных веществ может осуществляться путем химической модификации молекул соединений с известной биологической активностью. Этим путем синтезированы многие более эффективные сульфаниламидные препараты. Определенный интерес представляет путь создания новых лекарственных средств, основанный на изучении химических превращений лекарств в организме и их продуктов метаболизма, а также механизмов химических превращений веществ. Например, в процессе биотрансформации имизина в организме образуется диметилимипрамин, обладающий более высокой активностью. Получение новых препаратов возможно и путем сочетания структур двух и более известных соединений с требуемыми свойствами.
Определенное значение в создании новых препаратов имеет и эмпирический путь. В результате случайных находок был открыт ряд препаратов. Около 40 лет назад косметические фирмы стали выпускать крем для бритья с добавлением веществ, которые раздражали мышечные волокна, поднимающие волосы (ощетинившуюся бороду легче брить). Случайно один пытливый парикмахер обратил внимание на то, что у его клиентов, болевших гипертонической болезнью, после применения нового крема кровяное давление уменьшается. Клофелин, который входил в состав крема, в настоящее время широко применяют для снижения артериального давления. Случайно открыто слабительное средство фенолфталеин и антидиабетический препарат будамид.
В основном эмпирический путь открытия новых препаратов осуществляется путем скрининга (от англ. to screen - просеивать). Этот путь основан на испытании многих химических соединений для выявления нового эффективного препарата. Это - малоэффективный и трудоемкий путь поиска лекарственных веществ. В среднем на 5-10 тыс. исследованных соединений приходится один оригинальный препарат. Стоимость одного препарата, получаемого этим путем, составляет около 7 млн долл.
Биотехнология - одно из будущих направлений получения лекарственных средств из сырья растительного и животного происхождения и микроорганизмов.
Перспективным направлением для фармакологии в создании новых лекарственных средств является использование достижений генетической инженерии. Так, манипуляции с генами позволили создать бактерии, продуцирующие инсулин, гормон роста человека, интерферон. Эти препараты в сотни раз дешевле своих природных аналогов, и их часто удается получить в более очищенном виде. А если учесть, что ряд активных веществ белкового происхождения присутствует в организме человека и животных в мизерных количествах и даже для их исследования приходится перерабатывать килограммы биоматериала, то перспективы этого направления в фармакологии становятся ясны. На основе генно-инженерных методов получены белки, регулирующие иммунный ответ; белки, являющиеся основой зубной эмали; белки с выраженным противовоспалительным действием; белки, стимулирующие рост и развитие кровеносных сосудов.
В ряде стран уже начали применять генно-инженерный активизатор плазминогена, позволяющий быстро и эффективно растворить тромбы в кровеносных сосудах. Все шире используется генно-инженерный фактор некроза опухолей - эффективное противораковое средство.
Технические стандарты на производство лекарственного средства и его форм, методы контроля их качества утверждает Фармакопейный комитет России. Только с его одобрения лекарственный препарат выпускается для широкого медицинского или ветеринарного применения.
ОБЩАЯ РЕЦЕПТУРА.»
1.Определение предмета фармакология и ее задачи.
2.Этапы развития фармакологии.
3.Методы изучения фармакологии в России.
4.Пути изыскания лекарственных средств.
5.Перспективы развития фармакологии.
7.Понятие о лекарственных препаратах, лекарственных веществах и лекарственных формах.
8.Классификация препаратов по силе действия,
по консистенции и по применению.
9.Понятие о галеновых и новогаленовых препаратах.
10.Понятие о государственной фармакологии.
Фармакология изучает действие лекарственных препаратов на организм .
1.Изыскание новых лекарственных средств и доведение их до практической медицины.
2.Усовершенствование существующих лекарств (получение препаратов с менее выраженными побочными действиями)
3.Поиск лекарств с новым лечебным действием.
4.Изучение средств народной медицины.
Лекарство должно быть: эффективным, безвредным и иметь преимущество перед препаратами данной группы.
ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ФАРМАКОЛОГИИ.
1- этап - эмперический (первобытнообщинный)
Случайные открытия - случайные находки.
2- этап - эмперико- мистический (рабовладельческий)
Появление первых лекарственных форм
(ароматные воды,)
Гиппократ, Парацельс, Гален.
3- этап - религиозно - схоластический или феодальный.
4- этап - научная фармакология, конец У111 начало 1Хвека.
1- этап - допетровский
В 1672 году была открыта вторая аптека, где имелась таксировка (взималась плата).
При Петре 1 было открыто 8 аптек.
2- этап - дореволюционный
3- этап - современный
Формируется научная фармакология. Конец ХУ111 в.и связан этот этап с открытием медицинских факультетов при университетах.
МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ.
1.Описательный. Нестор Максимович
2.Экспериментальный:г.Тарту была открыта первая лаборатория.
Основоположники: Нелюбин, Иовский, Дыбковский, Догель.
3.Экспериментально- клинический. Появляются первые клиники.
Боткин, Павлов, Кравков.
4.Экспериментально - клинический.На патологически измененных органах.
академик Павлов и Кравков они же являются основоположниками
Российской фармакологии.
академик Павлов - изучение пищеварения, ВНС, ССС.
Кравков - (ученик Павлова) - издал первый учебник по фармакологии,
который переиздавался 14 раз.
5.Экспериментально - клинический на патологических измененных органах
с учетом дозы.
Николаев и Лихачев - ввели понятие дозы.
В 1920 году был открыт ВНИХФИ.
В 1930 году был открыт ВИЛР.
В 1954 году был открыт НИИ фармакологии и химии терапии при АМН.
С 1954 года начинается «золотой век» фармакологии.
В 1978 году при нашем заводе «Медпрепаратов» -НИИА. (Биосинтез)
ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ НОВЫХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ.
Полученные лекарства аналогичны тем, которые существуют в живом
организме (например, адреналин).
2.Создание новых препаратов на основе известных биологически
активных веществ.
3.Имперический путь. Случайные открытия, находки.
4.Получение препаратов из продуктов грибов и микроорганизмов
(антибиотики).
5. Получение препаратов из лекарственных растений.
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ФАРМАКОЛОГИИ.
1.Повысить уровень и эффективность диспансеризации.
2.Поднять уровень и качество медицинского обслуживания.
3.Создать и повысить производство новых лекарственных средств для лечения онкологических больных, больных сахарным диабетом, ССС.
4.Повысить качество подготовки кадров среднего и высшего звена.
Общая рецептура –
это раздел фармакологии, изучающий правила выписывания, приготовления и отпуска лекарств больным.
РЕЦЕПТ - это письменное обращение врача, с просьбой о приготовлении
и отпуске лекарства больному.
Согласно приказу № 110 МЗ РОССИИ от 2007 года №148-1 У/-88 существует три формы рецептурных бланков.
ФОРМА 107/У- Можно выписывать: одно ядовитое или не более двух простых или сильнодействующих.
На простые и сильнодействующие рецепт действителен в течение двух месяцев, а сильнодействующие и спиртосодержащие - в течение 10 дней.
ФОРМА 148/У- Выписывается в двух экземплярах с обязательным заполнением под копирку, для отпуска лекарств бесплатно или на льготных условиях.
Отличие формы №2 от формы №3
ФОРМА №1. 1.Штамп поликлиники или код.
2.Дата выписки рецепта.
3.Ф.И.О. больного, возраст.
4.Ф.И.О. врача.
5.Выписывается препарат.
6.Печать и подпись.
Рецепт является юридическим документом
ФОРМА №2. 1.Штамп и шифр.
2.Указано: бесплатно.
3.Эти рецепты имеют свой номер.
4.Указывается номер пенсионного удостоверения.
5.Выписывается только одно лекарственное вещество.
ФОРМА №3. Рецепт выписывается на специальных бланках из муаровой бумаги, розового цвета, на свету видны волны, т.е. этот бланк нельзя подделать.
Это бланк особого учета, имеет розовый цвет, водяные знаки и серию
Отличие от формы №3 от других бланков соответствующих форм.
1.Каждый бланк имеет свою серию и № (например, ХГ - №5030)
2.На рецептурном бланке ставится № истории болезни или амбулаторной
3.Бланки хранятся в сейфах, они закрываются и ставится печать т.е. опечатываются. Ведется учет рецептурных бланков в специальном журнале, который пронумерован, прошнурован и скреплен печатью.
4.Ответственный за хранение проведен приказом по больнице или по поликлинике.
5.На наркотики выписывается только одно вещество, выписывается только самим врачом и заверяется главным врачом или зав. отделением.
ПРАВИЛА ВЫПИСЫВАНИЯ РЕЦЕПТОВ:
Рецепт выписывается только шариковой ручкой, не допускаются исправления и зачеркивания. Выписывается только на латинском языке.
Твердые лекарственные вещества выписываются в граммах (например: 15,0),
· жидкие вещества обозначаются в мл.,
· спирт этиловый в чистом виде отпускаются с аптечного склада ангро т.е. по весу. и поэтому для учета выписывается в рецептах по массе, т.е в граммах
Допускаются общепринятые сокращения. (см. приказ)
Сигнатура пишется на русском или на национальном языке. Указывается способ применения.
НЕЛЬЗЯ: в сигнатуре писать такие выражения как:
внутренне
или применение известно.
В каждой аптеке имеется журнал неправильно выписанных рецептов.
ЛЕКАРСТВЕННОЕ ВЕЩЕСТВО - это вещество, используемое для лечения,
профилактики и диагностики заболеваний.
ЛЕКАРСТВЕННЫЙ ПРЕПАРАТ - это препарат, (л.ф.) имеющий в своем составе одно или несколько лекарственных веществ и выпускаемый в определенной лекарственной форме.
ЛЕКАРСТВЕННАЯ ФОРМА - это форма лекарственного препарата, делающая его удобным для применения.
Тема: КЛАССИФИКАЦИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ ПО
СИЛЕ ДЕЙСТВИЯ.
1.Ядовитые и наркотические. (список А. порошки)
Обозначаются (Venena «А»), хранятся в штанглассах, этикетка - черная,
белыми буквами написано название препарата. Хранят согласно приказу №328 от 23.08.1999 года в сейфах, под замком оборудованном звуковой или световой сигнализацией, на ночь опечатывается. Ключ находится у ответственного за учет наркотических веществ.
На внутренней стороне дверки сейфа указывается список А - ядовитых лекарственных препаратов с указанием высшей разовой дозы и высшей суточной дозы.. Внутри сейфа выделено отдельное место, где хранятся особо ядовитые вещества (сулема, мышьяк).
2.Сильнодействующие
(Heroica «Б»)
Этикетка на штанглассах - белая, названия веществ написаны красными буквами, хранятся в обычных шкафах.
3.Препараты общего действия.
Размещаются также в обычных шкафах.
Этикетка - белая, написаны черными буквами.
КЛАССИФИКАЦИЯ ПО КОНСИСТЕНЦИИ.
Делятся на:
1.Твердые.
КЛАССИФИКАЦИЯ ПО СПОСОБУ ПРИМЕНЕНИЯ:
1.Для наружного применения.
2.Для внутреннего применения.
3.Для инъекций.
По способу изготовления жидких лекарственных форм выделяют в особую группу лекарственные препараты, которые называются – галеновыми
ГАЛЕНОВЫ ПРЕПАРАТЫ - это спиртовые вытяжки из лекарственного сырья, содержащие вместе с действующими веществами и балластные вещества. - (вещества не оказывают лечебного действия и также не вредны для организма)
НОВОГАЛЕНОВЫ ПРЕПАРАТЫ :- это препараты максимально очищены
от балластных веществ. В своем составе, в основном, содержат чистые действующие вещества.
ДЕЙСТВУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА -это химически чистые вещества определенной направленности терапевтического действия.
БАЛЛАСТНЫЕ ВЕЩЕСТВА - понижают или повышают эффект терапевтического действия не принося вред здоровью
ГОСУДАРСТВЕННАЯ ФАРМАКОПЕЯ - это сборник общих государственных стандартов, определяющих качество, эффективность и безопасность лекарственных препаратов. Она содержит статьи по определению качественного и количественного содержания веществ в лекарственных формах.
