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Guía Química Farmacéutica Química Farmacéutica Es la materia que aplica los principios de la química y de la biología a la creación de conocimientos que lleven a la introducción de nuevos agentes terapéuticos. Relación de la química farmacéutica con otras disciplinas. Aspectos fundamentales de los fármacos - Fármaco o principio activo - Medicamento - Receptor Acción biológica → ¿De qué depende? - Puede depender o no de la estructura química - Depende de las propiedades fisicoquímicas (solubilidad, pKa, oxidación, etc.) - Algunos fármacos con estructuras químicas variadas provocan reacciones biológicas semejantes. - Existen fármacos en los cuales pequeñas variaciones en su estructura alteran la acción biológica formando antagonistas. Absorción - Depende del lugar de administración - Paso del fármaco a la circulación sistémica - Inicio del efecto - Intensidad del efecto Procesos que determinan la biodisponibilidad de un fármaco Fases en la acción de un medicamento - Fase farmacéutica: Desde la administración del medicamento hasta el ingreso del fármaco al medio fisiológico: o Formas farmacéuticas y vías de administración o Liberación - Fase farmacocinética o Absorción o Distribución o Metabolismo o Eliminación - Fase farmacodinámica o Interacción droga-receptor → Potencia Placebo Sustancia que, careciendo por sí misma de acción terapéutica, produce algún efecto curativo en el enfermo, si este la recibe convencido de que esa sustancia posee realmente tal acción. Se puede comprender el placebo como: - Medicamento - Acto terapéutico - Acto no terapéutico Biodisponibilidad Respuesta biológica Efecto placebo → La modificación inducida de síntomas, signos u otros indicadores, que experimenta el organismo, que no es atribuible al mecanismo de acción específico de una terapéutica, ya sea mecánica, farmacológica, quirúrgica, ambiental o debida a cualquier otra situación curativa. Dos verdades del efecto placebo: - Toda intervención terapéutica incluido el placebo, tienen efecto placebo. - El efecto placebo tiene un importante componente psicológico. Tipos de placebo - Según su aplicación en medicina o Placebo puro: en ensayos clínicos, inerte, inactivo. o Placebo impuro: en la asistencia clínica. - Según sus características propias o Placebos farmacológicos: sustancias farmacológicamente inactivas → azúcar, sustancia salina. o Placebos físicos: objetos, contacto físico, intervenciones sociales, intervenciones quirúrgicas simuladas, exploraciones complementarias. o Placebos psicológicos: comunicación verbal, gestos, exploraciones complementarias. El efecto placebo no va a ser desencadenado por el propio placebo sino por la concepción del individuo de que se va a curar. Fármacos esenciales ¿Qué son? → aquellos que satisfacen las necesidades prioritarias de salud de una población. Para su selección se deben tomar en cuenta: - Pertinencia para la salud pública - Pruebas de su eficacia y seguridad - Eficacia comparativa en relación con el costo Factores a tomar en cuenta: - Responsabilidad de cada país - Disponibilidad - Garantía de calidad e información adecuada - Precios que se puedan pagar Ventajas: - Mejora la atención sanitaria - Gestión y calidad de los medicamentos - Aprovechamiento de los recursos sanitarios - Relevante en usos imprevisibles ¿Cómo se seleccionan? - Pruebas de su eficacia e inocuidad - Eficacia relativa en función de costos - Costo del tratamiento completo - Propiedades farmacocinéticas - Disponibilidad de instalaciones para su fabricación - Disponibilidad de FF que permitan la calidad y biodisponibilidad - Composición de un solo PA Nomenclatura Marcas registradas - Propio del medicamento, en donde el fármaco se encuentra - Finalidad comercial - Impuesta por el fabricante - Carece de indicaciones terapéuticas Nombres genéricos DCI - Unificados por la OMS - Indica el grupo farmacológico - Cuenta con indicaciones terapéuticas DCI - Designa a los PA - Deben distinguirse entre si - Deben indicar el parentesco farmacológico entre diferentes compuestos - Utiliza prefijos y sufijos - Sin indicaciones terapéuticas - Aspectos estructurales - La DCI se compone de una sola palabra - La OMS acepta nombres abreviados para aniones Prefijos, sufijos, otras partículas: - AZEPAN: terminación de las benzodiazepinas (Diazepam) - MICINA: antibiótico producido por Streptomyces (Terramicina) - SULFA: sulfamidas antibacterianas (Sulfatiazol) La OMS acepta una serie de nombres abreviados para los aniones que acompañan a principios activos cuando estos se administran como tales. Con mucha frecuencia la DCI alude a aspectos estructurales. Aunque esta costumbre tiende a abandonarse. Código anatómico terapéutico (ATC) - Código alfanumérico (grupo farmacológico, estructura química y función fisiológica). - Cuenta con 14 grupos anatómicos naturales. - Cada grupo se divide en subgrupos Reglas IUPAC - Nomenclatura química sistemática - Sin indicaciones terapéuticas Nombres químicos sistemáticos - Compuestos acíclicos polifuncionales - Compuestos monocíclicos - Sistemas con puente - Compuestos espiránicos - Compuestos condensados Nomenclatura química sistemática - Nomenclatura sustitutiva - Nomenclatura conjuntiva - Nomenclatura radico-funcional - Nomenclatura de reemplazo Nomenclatura sustitutiva - Prefijos: o Designan funciones o No preferentes o Orden alfabético - Raíz: o Determinada por el nombre de la cadena carbonada o sistema cíclico principal. - Sufijos: o Designan funciones o Preferentes o Orden prioridad Nomenclatura conjuntiva No recomendada por IUPAC - Se utiliza para compuestos cuya función principal está en una cadena lateral unida a un sistema cíclico. - El nombre se compone transponiendo los nombres de ambas moléculas. Radico-Funcional La función principal se designa con una palabra separada Reemplazamiento - Se utiliza para dar nombre a cadenas que tengan heteroátomos como eslabones. - Esta cadena se trata como si el hidrocarburo, los grupos metilo se hubiesen reemplazado por heteroátomos. - Utiliza prefijos para indicar la naturaleza del heteroátomo. A partir de la estructura - Seleccionar la función principal y expresarla como sufijo (prioridad). - Seleccionar el compuesto base o el compuesto funcional base y expresarlo como la raíz del nombre o el nombre. - Numerar el compuesto base. - Identificar y nombrar los sustituyentes y expresarlos como prefijos en orden alfabético. - Unir las diferentes partes para formar el nombre compuesto Selección del compuesto base Es una estructura acíclica o cíclica, solo tiene H unidos al esqueleto hidrocarbonado. Compuesto funcional base Estructura que tiene un grupo funcional y todos sus átomos pertenecen al esqueleto del compuesto base. Acíclicos Para acíclicos el compuesto base es la cadena principal y se nombra de acuerdo a las reglas de alcanos, alquenos y alquinos. Ejemplo: Grupos funcionales: Amina Éter Principal: Amina Sufijo: -amina Compuesto base: -C-C- Raíz: Etan Función principal: C1 Sustituyentes Ubicación: N Sustituyente: metil Prefijo: N,N-dimetil Sustituyentes complejos Ubicación: C2 Sustituyente complejo: metoxi (éter) 2 … metoxi Ubicación: 1 Sustituyente: Fenil Prefijo: Fenil Sustituyentes en el sustituyente complejo: 1,1-difenil Unir nombres por orden alfabético: 2-(1,8-difenilmetoxi)-N,N-dimetiletanamina 1 2 1 2-(1,1-difenilmetoxi) Grupos funcionales: Amida Fenol Principal: Amida Sufijo: -amida Compuesto base: -C-C- Raíz: Etan Función principal: C1 Sustituyentes Ubicación: N→ Fenilo/Fenil Ubicación: 4 → Hidroxi → 4-Hidroxi Nombre final: N-(4-hidroxifenil) etanamida Grupos funcionales: Ácido carboxílico Fenil Principal: Ácido carboxílico Sufijo: ácido …. -oico Compuesto base: -C-C-C- Raíz: Propan Función principal: C1 Sustituyente complejo Ubicación: C2 Sustituyente complejo: Fenil Ubicación: 4-isobutil Nombre: 2-(4-isobutilfenil) Nombre final: Ácido-2-(4-isobutilfenil) propanoico 1 2 1 2 3 4 5 6 N-(4-hidroxifenil) 1 2 3 1 2 3 4 5 6 Grupos funcionales: Cetona Principal: Cetona Sufijo: -ona Compuesto base: -C- Raíz: metan Función principal: C1 Sustituyente complejo Ubicación: 1-fenil Ubicación: 4-metil Ubicación: 1-fenil Ubicación: 2-hidroxi Ubicación: 4-metoxi Nombre final: (2-hidroxi-4-metoxifenil)-(4-metilfenil) metanona Grupos funcionales: Nitrilo Amina Principal: Nitrilo Sufijo: -nitrilo Compuesto base: -C-C Raíz: etan Función principal: C1 Sustituyente complejo Ubicación: 2-fenil Ubicación: 2 amina 1 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1-(4-metilfenil) 1-(2-hidroxi-4-metoxifenil) 1 2 1 2 3 4 5 6 1 2 3 Ubicación: N-propil Ubicación: 2-fenil Nombre final: 2-fenil-2-[(2-fenilpropil)amino] etanitrilo Nomenclatura DCI y ATC DCI - Denominación Común Internacional - Propuesta por la OMS - Prefijos, sufijos y partículas – específicos de sustancias con acción farmacológica semejante Ventajas - Único para cada fármaco - Muestra relación con otras sustancias - Independiente del fabricante - No excesivamente largo - Fácil de pronunciar - Sin connotaciones anatómicas, fisiológicas o patológicas. Principios generales DCI - Los nombres DCI se deben distinguir entre sonido y ortografía - No deben ser demasiado largos - No deben confundirse con nombres comunes - Muestra relación farmacológica - Sin sugerencias anatómicas - Sin sugerencias fisiológicas - Sin sugerencias patológicas - Sin sugerencias terapéuticas Nomenclatura ATC Cinco niveles de codificación 1. Grupo principal anatómica (una letra) 2. Grupo principal terapéutico (dos dígitos) 3. Subgrupo terapéutico / farmacológico (una letra) 4. Subgrupo químico / terapéutico / farmacológico (una letra) 5. Sustancia química (dos dígitos) Ejemplo → Ketorolaco 1. Sistema musculoesquelético → M 2. Antiinflamatorios y antirreumáticos → 01 3. Antiinflamatorios y antirreumáticos no esteroideos → A 4. Derivados del ácido acético y sustancias relacionadas → B 5. Ketorolaco → 15 M01AB15 Fases de desarrollo de un fármaco Fases - Descubrimiento (in vitro) - Desarrollo preclínico (in vivo animales) - Desarrollo clínico (in vivo humanos) - Registro, aprobación y lanzamiento Fases del descubrimiento - Decisión - Objetivo - Optimización Origen de nuevos fármacos ¿En dónde podemos encontrar un HIT? Moléculas, animales, plantas Etapas - Búsqueda de un modelo a cabeza de serie - Manipulación de un modelo - Determinación de las FF y dosificación ¿Dónde? Productos naturales: - Plantas - Hongos y bacterias - Organismos marinos Origen de nuevos fármacos → Productos naturales - Cocaína → anestésico local - Morfina → anestésico - Quinina → antimalárico - Muscarina → colinérgico - Artemisa → antimalárico - Reserpina → antihipertensivo Patología Desarrollo de modelos Síntesis de fármacos Diseño de fármacos Optimización HIT / LEAD Diseño de fármacos → Farmacóforos Farmacóforo: Región de la molécula de un enlazante que se encuentra ligado a su receptor - Concepción del fármaco o Identificación de las relaciones estructurales ▪ Identificación del farmacóforo Identificación de farmacóforos - Grupo funcional - Farmacóforo - Modificación dirigida - Sustancia líder Relación SAR y QSAR SAR: (Relación estructura-actividad) si es cualitativa QSAR: (Relación estructura cuantitativa-actividad) si es cuantitativa Analizar como se llega a establecer una relación cualitativa estructura actividad, así como los criterios que se utilizan para modificar la estructura del fármaco prototipo Modificación estructural del prototipo - Optimizar su actividad farmacológica o Más selectivo y menos tóxico o Mejor farmacocinética Grupos farmacóforos de algunas familias de fármacos Usos del farmacóforo - Responsables de las propiedades biológicas - Mejora actividad o potencia - Disminuir efectos secundarios indeseados - Mejorar formas de administración - Mejorar vida media del fármaco ¿Cómo hacer esos cambios? - Estructura del compuesto prototipo - Mejora actividad o potencia - Nuevos sustituyentes - Reemplazar sustituyentes - Cambio de forma o tamaño Longitud de cadena y potencia ¿Cómo se relaciona esto? Serie homóloga Ejemplo: Alcoholes primarios - Alcoholes con cadenas más largas son más hidrófobos y penetran a las membranas con mayor eficacia - Un alcohol con cadena más larga es más insoluble en agua. Productos naturales medicinales Compuestos orgánicos, que se han aislado de fuentes naturales (bacterias, hongos, animales o plantas). Aplicaciones más importantes: - Agroquímicos - Modificadores de comportamiento animal - Aromas y sabores - Fármacos Obtención del principio activo - Extracción mecánica → por expresión y por incisión - Por destilación → arrastre de vapor - Con disolventes orgánicos o Discontinua (Maceración, digestión, infusión, decocción) o Continua (Percolación y Soxhlet) Rutas biogenéticas - Ruta del acetato o Ácidos grasos y derivados policétidos, etc. o Precursor: Acetil-CoA - Ruta del mevalonato o Terpenos o Precursor: Ácido mevalónico - Ruta del shiquimato o Lignanos, cumarinas, fenilpropanoides o Precursor: Ácido shiquímico - Alcaloides o Metabolitos derivados de aminoácidos o Precursor: Ornitina, lisina, ácido nicotínico, fenilalanina, tirosina, triptófano, histidina. Obtención y tratamiento de las drogas vegetales Drogas vegetales - Silvestres –> Crecen de forma espontánea - Cultivadas → se controla todo el proceso de producción - Plantas aclimatadas - Especies autóctonas - Alóctonas - Plantas exóticas Selección Métodos de obtención de los PA - Métodos extractivos - Métodos hemisintéticos o semisintéticos - Métodos biotecnológicos Métodos extractivos - Extracción con gases - Extracción con disolventes - Extracción mecánica - Destilación Ventajas - Buena conservación con disolventes como alcohol, glicerina, propilenglicol - Fácil uso - Posible estandarización de productos - Mayor biodisponibilidad Desventajas - Baja estabilidad de soluciones con disolventes acuosos - Disminución de PA - Disminución de eficacia - Componentes indeseables Procesos para la modificación molecular 1. Simplificación del prototipo 2. Asociación de moléculas 3. Replicación moduladora Simplificación - Se aplica fundamentalmente a productos naturales de estructura compleja - En algunos casos la simplificación de la estructura supone la pérdida de la actividad biológica Asociación de moléculas Se asocian dos o más fármacos a través de enlaces covalentes, para formar una nueva estructura. Replicación moduladora Consiste en la modificación sistemática de determinados grupos o porciones estructurales de la estructura modelo. Criterios para la modificación sistemática de unidades estructurales - Homología y ramificaciones de cadena - Introducción de grupos aromáticos - Apertura o cierre de anillos - Introducción de enlaces múltiples - Bioisoterismo Homología El cambio de dimensiones de la molécula no afecta a la distancia entre dos grupos esenciales para la unión al receptor. Introducción de grupos aromáticos en la búsqueda de antagonistas Laintroducción de un sistema aromático extenso. Apertura o cierre de anillos Introducción de enlaces múltiples La sustitución de un enlace sencillo, en la molécula de un fármaco, por uno doble o triple conduce a una alteración de la geometría molecular, generalmente a un aumento de la rigidez. Vinilogía Constituyentes químicos de las drogas Naturaleza química de los componentes - Inorgánicos o Agua o Minerales - Orgánicos o Metabolismo primario ▪ Glúcidos ▪ Lípidos ▪ Aminoácidos y proteína ▪ Ácidos nucleicos ▪ Compuestos nitrogenados o Metabolismo secundario ▪ Isoprenoides ▪ Derivados fenólicos • Shikimatos • Fenólicos ▪ Alcaloides Actividad de los componentes de las drogas - Principios activos - Coadyuvantes - PA antagonista - Sustancia con valor diagnóstico - Sustancia con interés tecnológico - Saborizantes y aromatizantes - Sustancias con interés dietético y nutricional - Otros Rutas biosintéticas - Metabolismo primario - Metabolismo secundario → metabolitos secundarios - https://cmapspublic2.ihmc.us/rid=1SYQ0Y63T-1DFK6G1-3FBL/METABOLITOS.cmap Esquema del metabolismo primario y secundario https://cmapspublic2.ihmc.us/rid=1SYQ0Y63T-1DFK6G1-3FBL/METABOLITOS.cmap Productos primarios de la fotosíntesis → Reacciones biosintéticas → metabolitos primarios → metabolitos secundarios Metabolismo primario Procesos químicos que intervienen en forma directa en la supervivencia, crecimiento y reproducción de las plantas: - Fotosíntesis - Respiración - Transporte de solutos - Translocación - Síntesis de proteínas - Asimilación de nutrientes Metabolismo secundario Las plantas producen una amplia y diversa gama de compuestos orgánicos que no tienen función directa en su crecimiento y desarrollo, de forma que su ausencia no es fatal para la planta, ya que no intervienen en su metabolismo primario. → metabolitos secundarios Difieren de los metabolitos primarios en que tienen una distribución restringida en el reino vegetal. Producción de metabolitos secundarios Principales grupos de metabolitos secundarios - Compuestos fenólicos - Compuestos contenido nitrógeno - Terpenos y terpenoides Principales vías biosintéticas de los metabolitos secundarios Funciones de los metabolitos secundarios. - La biosíntesis de metabolitos secundarios suele estar restringida a estados específicos del desarrollo y a periodos de estrés. - Relacionadas con la maquinaria reproductiva de la planta, como atrayentes de insectos para la promoción de la polinización (ej. Flavonoides y antocianósidos) y la dispersión del fruto y de la semilla. - Protección contra el ataque de herbívoros y patógenos (ej. Taninos) Identificar origen biogenético - Experimentos in vivo - Marcaje isotópico
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