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INTRODUCCIÓN FARMACOQUÍMICA I Mgr. Alonso Alcázar Rojas (tema 1) FARMACOQUIMICA I SESIÓN FECHA TEMAS HORAS Semana 1 3-nov. Introducción a la Farmacoquímica 2 1 2 10-nov. Propiedades Fisicoquímicas fármacos 2 2 3 17-nov. Metabolismo de las drogas 2 3 4 24-nov. Receptores Farmacológicos 2 4 5 1-dic. Química de los ligandos 2 5 6 8-dic. Estrategias de búsqueda de nuevos fármacos 2 6 7 15-dic. Estrategias generales de farmacomodulación 2 7 8 22-dic. Productos Naturales 2 8 29-dic. PRIMER EXAMEN 2 9 9 5-ene. Drogas actúan membranas 2 10 10 12-ene. Drogas actúan ácidos nucleicos 2 11 11 19-ene. Neurotransmisores I 2 12 12 26-ene. Aminas biogenas 2 13 13 2-feb. Drogas colinérgicas 2 14 14 9-feb. Drogas anticolinergicas 2 15 15 16-feb. Drogas adrenérgicas 2 16 16 23-feb. Drogas antiadrenérgicas 2 17 2-mar. SEGUNDO EXAMEN 2 18 CONCEPTO DE FARMACOQUÍMICA • IUPAC en 1974 • “La FQ ó QF trata del descubrimiento, desarrollo y modo de acción de compuestos biológicamente activos, a nivel molecular. (enfatiza el estudio de los fármacos y compuestos bioactivos). Comprende también el estudio, identificación y síntesis de productos metabólicos de los fármacos y compuestos relacionados” CONCEPTO DE FARMACOQUÍMICA • Retrospectivamente, la QF incluye también el estudio de los fármacos ya existentes, de sus propiedades biológicas y de su REA (SAR en inglés). • Prospectivamente, la QF estudia el diseño, síntesis y desarrollo de nuevos compuestos bioactivos que puedan ser usados para la prevención, tto y curación de enfermedades humanas o de animales. CONCEPTO DE FARMACOQUÍMICA • La QF describe: • Las bases químicas y farmacológicas necesarias para determinar e interpretar las relaciones entre la estructura química, las propiedades fisicoquímica y la actividad biológica de los fármacos (esencial para comprender la LADME) CONCEPTO DE FARMACOQUÍMICA • La misión de la QF: • Es el descubrimiento de nuevos fármacos, pero el conocimiento de los procesos bioquímicos en los que se basa su acción es de enorme valor para el diseño de los mismos. CONCEPTO DE FARMACOQUÍMICA • En la actualidad la QF: • Se desarrollan cálculos teóricos con ayuda de ordenadores, que intentan elucidar los aspectos electrónicos, configuracionales y conformacionales de las moléculas, para ayudar a predecir cuáles son las estructuras que presentarán una actividad farmacológica selectiva óptima. CONCEPTO DE FARMACOQUÍMICA • En el proceso de descubrimiento y desarrollo de un nuevo fármaco se distinguen tres etapas: – Descubrimiento – Optimización – Desarrollo ETAPAS DE LA FARMACOQUÍMICA El Descubrimiento Consiste en la identificación de nuevos principios activos: cabezas de serie. La optimización El Desarrollo Consiste en la optimización de procesos que permitan la obtención del fármaco en grandes cantidades, así como la optimización de sus propiedades farmacocinéticas o galénicas. Modificación química del compuesto cabeza de serie con objeto de aumentar su potencia o selectividad, o bien disminuir su toxicidad. Etapas del nuevo fármaco • Descubrimiento: • identificar + aislar + caracterizar • nueva sustancia con actividad biológica (prototipo o cabeza de serie) • obtiene: síntesis orgánica (a partir de fuentes naturales) o mediante biotecnología. Etapas del nuevo fármaco • 2) Optimización: • Estudio del REA • se realizan modificaciones sintéticas del prototipo con objeto de mejorar su potencia y selectividad y disminuir su toxicidad y efectos colaterales. Etapas del nuevo fármaco • 3) Desarrollo: • optimización de la ruta sintética • Obtener el mejor compuesto. • Producción en gdes cantidades (escalado) • Modificación propiedades fcocinéticas y fcéuticas del fco para su utilización en clínica. Etapas del nuevo fármaco • Preparar nuevas formulaciones : mejorar la absorción, la solubilidad en agua o alargar el tiempo de duración del efecto • Intentar eliminar propiedades que dificulten su administración (mal sabor, mal olor o irritación o dolor en los sitios de inyección). FASES DE LA ACCIÓN GLOBAL DE UN MEDICAMENTO Respuesta Biológica Fase e Farmacodinamia Fase Farmacocinética Fase Farmacéutica FASE FARMACÉUTICA FASE FARMACOCINÉTICA FASE FARMACODINAMIA - Administración - Liberación - Absorción - Distribución - Metabolismo - Eliminación - Interacción fármaco - receptor Biodisponibilidad Potencia FASES DE LA ACCIÓN GLOBAL DE UN MEDICAMENTO Ejemplo: relación de la estructura química y la biodisponibilidad Farmacocinética: La digoxina se absorbe bien en el Tracto gastrointestinal con una biodisponibilidad del 50 – 80 %. La digitoxina tiene una biodisponibilidad del >90%. QUÍMICA FARMACÉUTICA QUÍMICA ORGÁNICA BIOQUÍMICA Y BIOLOGÍA MOLECULAR QUÍMICA ANALÍTICA MATEMÁTICAS BIOTECNOLOGÍA FARMACOTECNIA FARMACOLOGÍA Y FARMACOCINÉTICA FÍSICO- QUÍMICA RELACIÓN CON OTRAS CIENCIAS FÁRMACO ESTUDIO QUÍMICO PRINCIPIOS DE DISEÑO R E A FÁRMACO DROGA MEDICAMENTO APROBADO CONTROLES ANALÍTICOS FARMACOLÓGICOS TOXICOLÓGICOS F.F. ESTUDIO QUÍMICO Química Farmacéutica ESTUDIO QUÍMICO PRINCIPIO ACTIVO • “Sustancia o mezcla de sustancias dotadas de efecto farmacológico específico, o bien, que sin poseer actividad farmacológica, al ser administrada al organismo la adquieren” PRINCIPIO ACTIVO Camptotheca acuminata Extracto Camptotecina (antitumoral) Principio Activo FÁRMACO • Cualquier agente químico o biológico que actúa sobre los seres vivos. • Compuesto químico bien definido, puro, natural o sintético, dotado de una actividad biológica, que puede ser aprovechable (o no) por sus efectos terapéuticos. • También puede actuar como tóxico. FÁRMACO • Más restringido: fármaco es toda sustancia química pura con actividad biológica (cualquiera sea su origen) utilizada para el tratamiento, prevención o diagnóstico de una enfermedad, o para evitar la aparición de un proceso fisiológico no deseado. DROGA • Sinónimo de fármaco. • Materia prima de origen natural (vegetal o animal) dotada de actividad biológica, que puede contener uno o varios principios activos (p.a.) y que no ha sufrido manipulación química, salvo la necesaria para su conservación. Medicamento (Producto Farmacéutico) • Es el p.a y sus asociaciones destinadas a ser utilizadas en personas o animales, que tengan propiedades para prevenir, diagnosticar, tratar, aliviar o curar enfermedades, o para modificar funciones fisiológicas. • Cualquier producto aplicado con fines terapéuticos. • Mdto: fármaco + ingredientes formulados. FORMA FARMACÉUTICA • “Forma o estado físico en el cual se presentan un producto para facilitar su fraccionamiento, dosificación, administración o empleo” ESPECIALIDAD FARMACÉUTICA • “producto farmacéutico registrado que se presenta en envase uniforme y característico, condicionado para su uso y designado con nombre genérico o de marca comercial” RECEPTOR Fracción estructural de un biopolímero (enzima, ácido nucleico, canal iónico, etc.) cuya interacción con una molécula endógena o exógena se traduce en una respuesta biológica, generalmente consecuencia de una sucesión de fenómenos bioquímicos. CLASIFICACIÓN DE FÁRMACOS • Se han seguido distintos criterios de clasificación: Según el tradicional es: • a.- Estructural: a.1.- Estructuralmente inespecíficos a.2.- Estructuralmente específicos • b.- Farmacológico • c.- Acción Farmacodinámica • a.- Estructural: • a.1.- Estructuralmente inespecíficos: No existe REA. Modifica propiedades fisicoquímicas. La misma acción puede ser ejercida por compuestos diferentes. Dietiléter, Halotano, Oxido nitroso, Cloroformo H C Cl Cl ClN N O O CLASIFICACIÓN DE FÁRMACOS http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Halothane2.png CLASIFICACIÓN DE FÁRMACOS a.2.- Estructuralmente específicos: Si existe REA. Mínimos cambios = inactividad o actividad diferente. Acetazolamida, SulfatiazolH2N S O O N H S N Sulfatiazol http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3f/Acetazolamide_skeletal.svg b.- Farmacológico: Se toma en cuenta la acción terapéutica sobre órganos (SNC, glándula tiroidea, etc) síndromes patológicos (anticolvulsivantes, antilipidémicos, etc) o efectos idénticos (antiheprtensivos, anestésicos locales, etc). Estos a su vez se subdividen de acuerdo a la similitud de su estructura. Ej. Antibióticos: Penicilinas, Cefalosporinas, Tetraciclinas, etc. c.- Acción Farmacodinámica: Quimioterapéutico y Farmacodinámico La primera en defensa del organismos alterando los procesos bioquímicos del invasor, y la segunda para alterar las funciones fisiológicas en hombre que puede ser por imitación, modulación de la biosíntesis, liberación, almacenamiento o metabolismo CLASIFICACIÓN DE LOS FÁRMACOS La FQ, clasifica los fármacos en 4 grandes grupos: – Agentes que actúan sobre el SNC. – Agentes quimioterápicos. – Agentes farmacodinámicos. – Agentes que actúan sobre enfermedades metabólicas y sobre funciones endocrinas Agentes que actúan sobre el SNC • a) Fármacos psicotrópicos: afectan el estado de animo y al funcionamiento de la mente: antidepresivos, ansiolíticos, antipsicóticos y psicomiméticos. • b) Fármacos neurológicos: los anticonvulsivantes (epilepsia), los hipnóticos y sedantes (trastornos del sueño), los analgésicos y los fármacos anti-Parkinson. Agentes Quimioterápicos • Se utiliza en la defensa frente a microorganismos y parásitos (antiparasitarios, antimicrobianos, antivirásicos, antifúngicos, etc.) alterando su ciclo vital por interacción con sus procesos bioquímicos, aprovechando las diferencias entre estos y los de los organismos superiores a los que infectan. • También se considera los anticancerígenos (citostaticos, antineoplásicos) Agentes Farmacodinámicos • Son fármacos que modulan las funciones fisiológicas (enzimas, hormonas, neurotransmisores, etc.), cuya alteración puede corregirse mediante el empleo de sustancias externas que mimeticen o antagonicen la acción de dichas biomoléculas, o que modulen su biosíntesis, liberación, almacenamiento o metabolismo. Agentes Farmacodinámicos • A este grupo pertenecen los antiarritmicos, vasodilatadores, antihipertensivos, antitrombóticos, etc. También los antialérgicos y los fármacos que actúan en el TGI, SR y SUG. Agentes que actúan sobre enfermedades metabólicas • Comprende una serie de fármacos que no se pueden incluir alguna de las categorías anteriores, (antiinflamatorios, antiartríticos, antidiabéticos, agentes hipolipémicos y anoréxicos, y la mayoría de la hormonas peptidicas y esteroídicas). Agentes que actúan sobre enfermedades metabólicas • A medida que se van conociendo los tipos de receptores sobre los que actúan la mayoría de los fármacos, se utiliza una clasificación de los fármacos que atiende al tipo de receptor sobre el que actúa (α- adrenérgicos, β-bloqueantes, antagonista de H2, etc.) NOMBRES DE LOS FÁRMACOS Y MEDICAMENTOS • Un mismo fármaco tiene varios nombres como el nombre químico sistemático o la Denominación Común Internacional (DCI); además otros nombres incluyen no sólo al principio activo, sino también a los excipientes que le acompañan en la forma farmacéutica, como es el nombre registrado o de marca, que incluso puede contener varios principios activos diferentes. NOMBRES DE LOS FÁRMACOS Y MEDICAMENTOS Nomenclatura de fármacosComplejo Con propietario Sin propietario Códigos de fabricante Nombres comerciales DCI (Nombres farmacológicos) Nombres químicos sistemáticos Nomenclatura de los Fármacos • a.- Códigos de fabricante: Combinación de letras y números. Corresponden a la etapa de investigación. Temporal. Tiene propietario. Tiene la ventaja de permitir acceder a la información científica durante la investigación (No tiene DCI) • Ej.(Los antidiabeticos) Ciglitazona: ADD-3878 ó U-63,287; Troglitazona: CS-045; Englitazona: CP-68722; Pioglitazona: AD- 4833 ó U-72,102; Mifepristona: RU-486 Nomenclatura de los Fármacos • b.- Nombres comerciales (registrado o demarca): Proceden del laboratorio que lo fabrica. Generalmente corresponde a un medicamento y no a un fármaco. Si el fármaco es comercializado por diversas empresas farmacéuticas cada una le dará su propio nombre comercial. Tienen generalmente una ®. Pueden sustituir al nombre genérico en algunos casos: Aspirina. • Ej. Apronax, Aflamax, Uniflam, Ventolín, Bactrim, Hanalgeze. Nomenclatura de los Fármacos • c.- Denominaciones comunes: DCI (Denominación Común Internacional): - Se usa para designar principios activos aislados. - Para disponer de un nombre único, más sencillo, fácil de expresar y recordar para cada p.a. - La designación está cargo de la OMS. - Indican el parentesco al mismo grupo farmacológico. Nomenclatura de los Fármacos - No expresa la relación de estructuras químicas, (oxi, fen, zona, etc.) con algunas excepciones. - Desde 1953 la OMS ha asignado más de 7000 DCIs y cada año se introducen entre 120 y 150 nuevas. - La OMS utiliza la terminología "International Nonproprietary Names" (INN) en lugar de DCI - Sales o ésteres diferentes de un mismo principio activo, DCI modificado, indicadora de la sal o del éster (ej: ibufenaco sódico). Nomenclatura de los Fármacos • El DCI deben indicar el parentesco entre sustancias que pertenecen al mismo grupo farmacológico. Para ello la OMS ha probado partículas (sufijos) que son especificas de cada grupo de sustancias de acción farmacológico semejante. • Ejm: Minociclina corresponde a un agente del grupo de antibióticos conocidos como Tetraciclinas. • Procaína, Lidocaína corresponde a Anestésicos locales Nomenclatura de los Fármacos Prefijos (antes) Cef- Cefaclor Cefadroxilo Cefalexina Cefalotina Cefazolina Cefepime, etc Sufijos (después) Captopril Lisinopril Cilazapril Enalapril Quinapril, etc -pril Partículas Hidroxiprogesterona Medroxiprogesterona Nomegestrol Progesterona Promegestona, etc -gest- ATC (Anatómico-Terapéutico-Químico) (Anatomical- Therapeutic-Chemical) • La finalidad de este sistema, es servir como una herramienta para la investigación de la utilización de fármacos y así mejorar la calidad de su uso. • Uno de los módulos de este sistema está la presentación y comparación de estadísticas de consumo de fármacos en los niveles internacionales y otros. • Es necesario aclarar que la clasificación de una sustancia en el sistema ATC no es una recomendación para su utilización, ni implica ningún juicio sobre la eficacia de la sustancia o cualquier otra u otras que pertenezcan a la misma familia. ATC (Anatómico-Terapéutico-Químico) (Anatomical- Therapeutic-Chemical) • En este caso, los fármacos son divididos en diferentes grupos de acuerdo al sistema u órgano en que actúan y luego según sus propiedades terapéuticas, farmacológicas y químicas. • Cuenta con cinco niveles diferentes. Los fármacos están divididos en 14 grupos principales que pertenecen al 1er nivel, luego cuenta con dos subgrupos, el terapéutico/farmacológico que pertenecen al 2do y 3er nivel. • El 4to nivel está formado por el sub-grupo terapéutico/farmacológico/químico y el 5to nivel corresponde al principio activo. • En este sistema, un principio activo puede tener mas de un código de clasificación ilia. GRUPO Órgano o Sistema A Aparato digestivo y metabolismo B Sangre y órganos hematopoyéticos C Aparato cardiovascular D Dermatología G Aparato genitourinario y hormonas sexuales H Hormonas de uso sistémico, excepto las sexuales J Antiinfecciosos por vía general L Terapia antineoplásica M Aparato musculoesquelético N Sistema nervioso central P Parasitología R Aparato respiratorio S Órganos de los sentidos V Varios La siguiente clasificación completa es del metamizol sódico: N Sistema nervioso (1er nivel, grupo principal anatómico: Sistema u Órgano) N02 Analgésicos (2do nivel, farmacológico/terapéut., grupo principal) N02B Analgésicosy antipiréticos (3er nivel, sub-grupo farmacológico/terapéutico/químico) N02BB Pirazolonas (4to nivel, sub-grupo farmacológico/terapéutico/químico) N02BB02 Metamizól Sódico (5to nivel, sub-grupo, principio activo) En el sistema ATC todas las preparaciones del metamizol sódico, se dan con el código N02BB02 1º nivel sistema u órgano Aparato Digestivo y Metabolismo A 2º nivel grupo terapéutico Antiácidos, antiflatulentos, antiulcerosos A02 3º nivel subgrupo terapéutico Antiulcerosos A02B 4º nivel subgrupo químico Antihistamínicos H2 A02BA 5º nivel principio activo Cimetidina A02BA01 Veamos otro ejemplo: Nomenclatura de los Fármacos • d.- Nombres Químicos Sistémicos: Describe la estructura molecular de forma precisa y compleja. No pueden existir dos nombres químicos. Por la gran complejidad, no es adecuado para un uso común. Para su nombramiento sigue las reglas del IUPAC. Se identifica el grupo funcional principal: COOH > amidas > éster > cetona > alcohol > éter > amina Luego, elegir la cadena más larga que contenga el grupo funcional y se da el nombre. N C CH3 C H2 C C C H2 CH3 CH3 CH3 O 6-N,N-dimetilamino-4,4-difenil-3-heptanona Metadona CIGLITAZONA (1982) ADD-3878 ó U-63,287 5-[4-(1-metilciclohexilmetoxi) bencil]-2,4- tiazo-lidinadiona TIAZOLIDINEDIONAS Ejemplo: PIOGLITAZONA (1990, TADEKA-UPJON-Japón) “Actos – Abbott”; ADD-4833 ó U-72,107 5-{4-[2-(5-etil-2-piridinil)etoxi]bencil}2,4 tiazolidinadiona TROGLITAZONA, “Rezulin” CS-045, 5-[4-(6-hidroxi-2,5,7,8-tetrametilcroman-2- ilmetoxi)bencil]2,4 tiazolidinadiona; A10BG01 A Aparato digestivo y metabolismo A10 Medicamentos empleados en la diabetes A10B Hipoglicemiantes orales A10BG Tiazolinedionas A10BG01 Troglitazona ENGLITAZONA (1990, American Chemical Society Meeting) CP-68722 5-[3,4 dihidro-2-fenilmetil-2H-1-benzopiran-6-il)metil 2,4 tiazolidinadiona A10BG03 A Aparato digestivo y metabolismo A10 Medicamentos empleados en la diabetes A10B Hipoglicemiantes orales A10BG Tiazolinedionas A10BG01 Pioglitazona CLORPROMAZINA 3-(2-Cloro-10H-Fenotiazin-10-il)-N,N-dimetil-propan-1-amina N S H2C CH2 Cl CH2 N CH3 CH3 S N Anillo tiazol http://www.acdlabs.com/iupac/nomenclature/index.html http://farmacoquimica.usal.es http://www.acdlabs.com/iupac/nomenclature/index.html http://farmacoquimica.usal.es/ e.- Sistema de notación Lineal Dada la complejidad de los nombres sistemáticos, y la necesidad de manejar bases de datos, se ha ideado códigos que pueden ser interpretados por ordenador. CBCC (Chemical Biological Coordinatios Center) 1946 – IBM CAS ON LINE (Chemical Abstracts) - Base de datos WLN (Wiswesser Line Notation System) Sistema de notación lineal de Wiswesser – 1950 – Sencillo, requiere entrenamiento. SMILES (Simplified Molecular Imput Line Entry System) 1980, es muy sencillo y útil. Ejemplo: la glucosa se representa como C(C(C(C(C(CO)O)O)O)O)=O Número de diapositiva 1 Número de diapositiva 2 CONCEPTO DE FARMACOQUÍMICA CONCEPTO DE FARMACOQUÍMICA CONCEPTO DE FARMACOQUÍMICA CONCEPTO DE FARMACOQUÍMICA CONCEPTO DE FARMACOQUÍMICA CONCEPTO DE FARMACOQUÍMICA ETAPAS DE LA FARMACOQUÍMICA Etapas del nuevo fármaco Etapas del nuevo fármaco Etapas del nuevo fármaco Etapas del nuevo fármaco FASES DE LA ACCIÓN GLOBAL DE UN MEDICAMENTO FASES DE LA ACCIÓN GLOBAL DE UN MEDICAMENTO Ejemplo: relación de la estructura química y la biodisponibilidad Número de diapositiva 17 Número de diapositiva 18 PRINCIPIO ACTIVO PRINCIPIO ACTIVO FÁRMACO FÁRMACO DROGA Medicamento �(Producto Farmacéutico) FORMA FARMACÉUTICA ESPECIALIDAD FARMACÉUTICA RECEPTOR CLASIFICACIÓN DE FÁRMACOS CLASIFICACIÓN DE FÁRMACOS CLASIFICACIÓN DE FÁRMACOS Número de diapositiva 31 Número de diapositiva 32 CLASIFICACIÓN DE LOS FÁRMACOS Agentes que actúan sobre el SNC Agentes Quimioterápicos Agentes Farmacodinámicos Agentes Farmacodinámicos Agentes que actúan sobre enfermedades metabólicas Agentes que actúan sobre enfermedades metabólicas NOMBRES DE LOS FÁRMACOS Y MEDICAMENTOS NOMBRES DE LOS FÁRMACOS Y MEDICAMENTOS Nomenclatura de los Fármacos Nomenclatura de los Fármacos Nomenclatura de los Fármacos Nomenclatura de los Fármacos Nomenclatura de los Fármacos Nomenclatura de los Fármacos ATC (Anatómico-Terapéutico-Químico) (Anatomical- Therapeutic-Chemical) ATC (Anatómico-Terapéutico-Químico) (Anatomical- Therapeutic-Chemical) Número de diapositiva 50 Número de diapositiva 51 Número de diapositiva 52 Nomenclatura de los Fármacos Número de diapositiva 54 Número de diapositiva 55 Número de diapositiva 56 Número de diapositiva 57 Número de diapositiva 58 CLORPROMAZINA Número de diapositiva 60 Número de diapositiva 61 Número de diapositiva 62
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