Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Фармацевтическая химия как наука

.pdf
Скачиваний:
123
Добавлен:
26.03.2016
Размер:
290.27 Кб
Скачать

Фармацевтическая химия как наука. История развития. Современные научные проблемы

Современные научные проблемы фармацевтической химии – дисциплина по выбору, относится к вариативной части профессионального цикла ФГОС.

Изучение дисциплины заканчивается текущим контролем в 9 -м семестре – недифференцированный зачет.

Цель освоения дисциплины по выбору – приобретение студентами углубленных знаний по основным научно-исследовательским проблемам фармацевтической химии:

создание новых лекарственных средств;

разработка новых и совершенствование существующих методов контроля качества лекарственных средств.

Фармацевтическая химия - прикладная наука, которая, базируясь на общих законах химических наук, изучает:

химическую природу ЛС;

способы получения ЛС;

строение ЛС;

физические и химические свойства ЛС;

методы анализа ЛС;

связь между химической структурой ЛС и действием на организм;

изменения, происходящие при хранении ЛС;

применение и формы выпуска ЛС.

История развития фармацевтической химии

I. Период ятрохимии (XVI-XVII вв.)

Ятрохимия, устар. иатрохимия (от др.-греч. ατρός – врач) – рациональное направление алхимии XVI–XVII веков, стремившееся поставить химию на службу медицине и ставившее своей главной целью приготовление лекарств.

Объясняло происхождение заболеваний химическими процессами в человеческом организме.

Зарождение и развитие ятрохимии, получившей наибольшее распространение в Германии и Нидерландах, связано с деятельностью ряда исследователей.

Ян Баптист ван Гельмонт (1580-1644) – голландский естествоиспытатель, врач. Ван Гельмонт одним из первых стал использовать нитрат серебра (ляпис) для прижигания ран, воспалений и бородавок. Полагал, что в пищеварении решающую роль играет кислота желудочного сока, и поэтому предлагал лечить щелочами болезни, вызываемые избытком кислот в желудке. Ввёл в химию термин «газ».

Франциск Сильвий, он же Франсуа Дюбуа, Франс де ла Боэ

(1614-1672) – голландский врач, физиолог, анатом и химик. Считал

2

 

 

 

причиной всех болезней образование в

теле

больного

избыточных

«едкостей» кислотной или щелочной природы и при одном типе болезней назначал щёлочи, при другом – кислоты. Научился получать нитрат серебра (ляпис) и использовать его для прижигания ран, воспалений и бородавок. Открыл при Лейденском университете первую химическую лабораторию для анализов.

(настоящее имя Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм, 1493-1541) - знаменитый алхимик и врач швейцарско-немецкого происхождения, один из основателей ятрохимии. Считал, что «не добыванию золота, а защите здоровья должна служить химия».

Сущность учения Парацельса основывалась на том, что организм человека представляет совокупность химических веществ и недостаток какого-либо из них может вызвать заболевание. Поэтому для исцеления Парацельс применял химические соединения различных металлов (ртути, свинца, меди, железа, сурьмы, мышьяка и др.), а также извлечения из растений. Парацельс провёл исследование действия на организм многих веществ минерального и растительного происхождения. Он усовершенствовал ряд приборов и аппаратов для выполнения анализа. Вот почему Парацельса по праву считают одним из основоположников фармацевтического анализа, а ятрохимию – периодом зарождения фармацевтической химии.

Аптеки в XVI-XVII вв. были своеобразными центрами по изучению химических веществ. В них получали и исследовали вещества минерального, растительного и животного происхождения. Здесь был открыт целый ряд новых соединений, изучены свойства и превращения различных металлов. Это позволило накопить ценные химические знания, совершенствовать химический эксперимент.

II. Период зарождения первых химических теорий (ХVII-ХIХ вв.)

Для развития промышленного производства в этот период необходимо было расширить рамки химических исследований за пределы ятрохимии. Это привело к созданию первых химических производств и к формированию химической науки. Вторая половина XVII в. – период зарождения первой химической теории – теории флогистона. С ее помощью пытались доказать, что процессы горения и окисления сопровождаются выделением особого вещества – «флогистона» – И. Бехер (1635-1682) и Г. Шталь (1660-1734). Несмотря на некоторые ошибочные положения, она несомненно была прогрессивной и способствовала развитию химической науки.

В борьбе со сторонниками флогистонной теории возникла кислородная теория, которая явилась могучим толчком в развитии химической мысли.

М.В. Ломоносов (1711-1765) одним из первых учёных в мире доказал несостоятельность теории флогистона. Несмотря на то, что ещё не был известен кислород, М.В. Ломоносов экспериментально показал в 1756 г., что в процессе горения и окисления происходит не разложение, а присоединение

 

 

3

 

веществом

«частиц»

воздуха. Аналогичные результаты

спустя 18

лет

 

 

в

1774 г. получил французский ученый А. Лавуазье.

 

Кислород

впервые

выделил шведский ученый-фармацевт

К. Шееле

(1742-1786), заслугой которого также было открытие хлора, глицерина, ряда органических кислот и других веществ.

Вторая половина XVIII в. была периодом бурного развития химии. Большой вклад в прогресс химической науки внесли фармацевты, которыми сделан ряд замечательных открытий, имеющих важное значение как для фармации, так и для химии.

Французский фармацевт Л. Воклен (1763-1829) открыл новые элементы - хром, бериллий.

Французский химик Б. Куртуа (1777-1836) обнаружил йод в морских водорослях.

В 1807 г. французский фармацевт Сеген выделил морфин из опия, а его соотечественники Пельтье и Кавенту впервые получили из растительного сырья хинин, стрихнин, бруцин и другие алкалоиды.

Многое сделал для развития фармацевтического анализа аптекарь Карл Фридрих Мор (1806-1879) – немецкий химик и фармацевт. Он впервые применил бюретки, пипетки, аптечные весы, которые носят его имя.

Развитие фармацевтической химии в России

Возникновение фармации в России связано с широким развитием народной медицины и знахарства. Первыми ячейками аптечного дела на Руси были зелейные лавки (XIII-XV вв.), в которых «зелейники» торговали различными травами и приготовленными из них лекарствами.

К этому же периоду (XIII-XV вв.) следует отнести возникновение фармацевтического анализа, так как появилась необходимость в проверке качества ЛС. Русские аптеки в XVI-XVII вв. являлись своеобразными лабораториями по изготовлению не только ЛС, но и кислот (серной и азотной), квасцов, купоросов, очистке серы и т.д. Следовательно, аптеки были местом зарождения фармацевтической химии. Подготовка кадров фармацевтов осуществлялась открытой в 1706 г. в Москве первой медицинской школой. Одной из специальных дисциплин в ней была фармацевтическая химия. Многие русские химики получили образование в этой школе.

Подлинное развитие химической и фармацевтической науки в России связано с именем Михаила Васильевича Ломоносова (1711–1765). По инициативе М.В. Ломоносова в 1748 г. была создана первая научная химическая лаборатория, а в 1755 г. открыт первый русский университет. Вместе с Академией наук это были центры русской науки, в том числе химической и фармацевтической.

Одним из многочисленных преемников М.В. Ломоносова был аптекарский ученик, а затем крупный русский учёный Товий Егорович Ловиц (1757-1804). Он впервые открыл адсорбционную способность угля и

4

применил его для очистки воды, спирта, винной кислоты; разработал способы получения абсолютного спирта, уксусной кислоты, виноградного сахара. Среди многочисленных работ Т.Е. Ловица непосредственное отношение к фармацевтической химии имеет разработка микрокристаллоскопического метода анализа (1798).

Достойным преемником М.В. Ломоносова был крупнейший русский ученый-химик Василий Михайлович Севергин (1765-1826). Наибольшее значение для фармации имеют две его книги, изданные в 1800 г.: «Способ испытывать чистоту и неподложность химических произведений лекарственных» и «Способ испытывать минеральные воды». В.М. Севергин создал научную основу не только фармацевтического, но и химического анализа в нашей стране.

«Энциклопедией фармацевтических знаний» называют труды русского ученого Александра Петровича Нелюбина (1785-1858). Он впервые сформулировал научные основы фармации, выполнил ряд прикладных исследований в области фармацевтической химии; усовершенствовал способы получения солей хинина, создал приборы для получения эфира и для испытания мышьяка. А.П. Нелюбин провел широкие химические исследования кавказских минеральных вод.

Основателями первых русских химических школ в России были

A.A. Воскресенский (1809-1880) и H.H. Зинин (1812-1880).

A.A. Воскресенский и H.H. Зинин сыграли важную роль в подготовке кадров,

всоздании лабораторий, оказали большое влияние на развитие химических наук, в том числе фармацевтической химии. A.A. Воскресенский выполнил со своими учениками ряд исследований, имеющих непосредственное отношение к фармации. Ими выделен алкалоид теобромин, проведены исследования химической структуры хинина. Выдающимся открытием H.H. Зинина была классическая реакция превращения ароматических нитросоединений в аминосоединения.

Д.И. Менделеев (1834-1907) является создателем Периодического закона и Периодической системы элементов. Д.И. Менделеев уделял внимание и фармации. Еще в 1892 г. он писал о необходимости «устройства

вРоссии заводов и лабораторий для производства фармацевтических и гигиенических препаратов» с целью освобождения от импорта.

Развитию

фармацевтической

химии способствовали

работы

А.М. Бутлерова.

A.M. Бутлеров

(1828-1886) получил в

1859 г.

гексаметилентетрамин, открыл хинолин, изучая строение хинина, синтезировал сахаристые вещества из формальдегида. Мировую славу принесло А.М. Бутлерову создание (1861) теории строения органических соединений.

Периодическая система элементов Д.И. Менделеева и теория строения органических соединений A.M. Бутлерова оказали решающее влияние на развитие химической науки и ее связь с производством.

В конце XIX в. в России были проведены широкие исследования природных веществ. Еще в 1880 г. задолго до работ польского ученого Функа

5

русский врач Н.И. Лунин высказал предположение о наличии в пище кроме белка, жира, сахара «веществ, незаменимых для питания». Он экспериментально доказал существование этих веществ, которые позже были названы витаминами.

В 1890 г. в Казани была издана книга Е. Шацкого «Учение о растительных алкалоидах, глюкозидах и птомаинах». В ней рассматриваются алкалоиды, известные к тому времени, в соответствии с их классификацией по производящим растениям. Описаны способы экстракции алкалоидов из растительного сырья, в том числе аппарат, предложенный Е. Шацким.

На рубеже XX в. в связи с бурным развитием медицины, биологии и химии возникла химиотерапия. Свой вклад в её развитие внесли как отечественные, так и зарубежные ученые. Одним из создателей химиотерапии является русский врач Д.Л. Романовский. Он сформулировал в 1891 г. и подтвердил экспериментально основы этой науки, указав, что нужно искать «вещество», которое при введении в заболевший организм окажет наименьший вред последнему и вызовет наибольшее деструктивное действие в патогенном агенте. Это определение сохранило свое значение до наших дней.

На основе разработанной в конце XIX в. немецким учёным П. Эрлихом теории, названной принципом химической вариации, многие, в том числе русские учёные (О.Ю. Магидсон, М.Я. Крафт, М.В. Рубцов, A.M. Григоровский) создали большое число химиотерапевтических средств, обладающих противомалярийным действием.

Создание сульфаниламидных препаратов, положившее начало новой эры в развитии химиотерапии, связано с изучением азокрасителя пронтозила, открытого в поисках ЛС для лечения бактериальных инфекций (Г. Домагк, 1930 г.). Открытие пронтозила явилось подтверждением преемственности научных исследований - от красителей к сульфаниламидам.

Впервые открытый в 1928 г. англичанином А. Флемингом антибиотик пенициллин явился родоначальником новых химиотерапевтических средств, эффективных в отношении возбудителей многих заболеваний. Работам А. Флеминга предшествовали исследования русских ученых.

В 1872 г. В.А. Манассеин установил отсутствие бактерий в кулътуральной жидкости при выращивании зеленой плесени (Pénicillium glaucum). Антибиотическое действие плесени было подтверждено в 1904 г. ветеринарным врачом М.Г. Тартаковским в опытах с возбудителем куриной чумы. Исследование и производство антибиотиков привело к созданию целой отрасли науки и промышленности, совершило революцию в области лекарственной терапии многих заболеваний.

Таким образом, проведенные учеными России в конце XIX в. исследования в области химиотерапии и химии природных веществ заложили основы получения новых эффективных ЛС в последующие годы.

6

Развитие фармацевтической химии в СССР

Становление и развитие фармацевтической химии в СССР

происходило в первые годы советской власти в тесной связи с химической наукой и производством. Сохранились созданные в России отечественные школы химиков, которые оказали огромное влияние на развитие фармацевтической химии.

Крупные школы:

химиков-органиков А.Е. Фаворского и Н.Д. Зелинского;

исследователя химии терпенов С.С. Наметкина;

создателя синтетического каучука C.B. Лебедева;

исследователя в области физико-химических методов исследования Н.С. Курнакова и др.

Центром науки в стране является Академия наук СССР (ныне – Российская Академия наук – РАН).

Фармацевтическая химия развивалась на основе фундаментальных теоретических исследований, которые проводились в научноисследовательских институтах химического и медико-биологического профиля АН СССР (РАН) и АМН СССР (теперь РАМН). Учёные академических институтов принимали непосредственное участие и в создании новых лекарственных средств.

А.Е. Чичибабин (1871-1945) – первые исследования в области химии природных биологически активных веществ (БАВ).

И.Л. Кнунянц (1906-1990), О.Ю. Магидсон (1890-1971) – разработка технологии производства отечественного противомалярийного препарата акрихина.

H.A. Преображенский (1896-1968) – разработаны и внедрены в производство новые методы получения витаминов А, Е, РР, осуществлен синтез пилокарпина, проведены исследования коферментов, липидов и других БАВ.

В.М. Родионов (1878-1954) – внёс вклад в развитие исследований в области химии гетероциклических соединений и аминокислот, один из основателей отечественной промышленности тонкого органического синтеза

ихимико-фармацевтической промышленности.

А.П. Орехов (1881-1939) – разработка методов выделения, очистки и определения химической структуры многих алкалоидов, которые затем нашли применение в качестве ЛС.

М.М. Шемякин (1908-1970) – создан институт химии природных соединений. Проведены фундаментальные исследования в области химии антибиотиков, пептидов, белков, нуклеотидов, липидов, ферментов, углеводов, стероидных гормонов. На этой основе созданы новые ЛС. В институте заложены теоретические основы новой науки – биоорганической химии.

А.Н. Несмеянов, А.Е. Арбузов, Б.А. Арбузов, М.И. Кабачник, И.Л. Кнунянц – исследования в области элементорганических соединений.

7

Разработка теоретической основы создания новых лекарственных препаратов, представляющих собой элементорганические соединения.

Химики-синтетики (Н.В. Хромов-Борисов, Н.К. Кочетков), микробиологи (З.В. Ермольева, Г.Ф. Гаузе и др.), фармакологи (С.В. Аничков, В.В. Закусов, М.Д. Машковский, Г.Н. Першин и др.) – создали оригинальные отечественные ЛС.

Создание научно-исследовательских институтов фармацевтического профиля в СССР

1920 г. – научно-исследовательский химико-фармацевтический институт (НИХФИ), в 1937 – г. переименован во ВНИХФИ им. С. Орджоникидзе.

1920 г. – НИХФИ в Харькове.

1930 г. – НИХФИ в Ленинграде.

1932 г. – НИХФИ в Тбилиси.

70-е годы – НИХФИ в Новокузнецке для оказания научно-технической помощи химико-фармацевтическим предприятиям Сибири.

Исследования ВНИХФИ

Была решена йодная проблема в нашей стране (О.Ю. Магидсон, А.Г. Байчиков и др.). Разработаны способы получения оригинальных противомалярийных препаратов, сульфаниламидов (О.Ю. Магидсон, М.В. Рубцов и др.), противотуберкулезных средств (С.И. Сергиевская), мышьякорганических препаратов (Г.А. Кирхгоф, М.Я. Крафт и др.), стероидных гормональных препаратов (В.И. Максимов, H.H. Суворов и др.), проведены крупные исследования в области химии алкалоидов (А.П. Орехов). Сейчас этот институт носит название Центр по химии лекарственных средств (ЦХЛС). Центр выполняет научно-исследовательские работы и производит фармацевтические субстанции.

ЦХЛС-ВНИХФИ сегодня

Основная миссия:

разработка, доклиническое исследование и внедрение в промышленное производство оригинальных лекарственных средств для профилактики и лечения широко распространённых заболеваний;

воспроизводство дорогостоящих синтетических препаратов, применяющихся в мировой медицинской практике, с целью их доступности для пациентов в России;

разработка оригинальных и воспроизведённых лекарственных средств (антигистаминных, гормональных, офтальмологических, противовоспалительных, противовирусных, противомикробных, психотропных, сердечно-сосудистых, спазмолитических, цитостатических и иных препаратов);

 

 

8

один

из

крупнейших научных центров по полному

доклиническому исследованию синтетических лекарственных средств (пункт

28письма Росздравнадзора от 14.07.2009 № 04И-389/09);

ведущая организация, осуществляющая научно-техническую экспертизу проектов нормативной и технологической документации на производство синтетических лекарственных средств, одно- и многокомпонентных готовых лекарственных форм в соответствии с пунктом

4.9и приложением А к ОСТ 64-02-003-2002;

производитель фармацевтических субстанций, полупродуктов и плацебо (лицензия Росздравнадзора № ФС-99-04-000667 от 06.02.2009);

воспроизведено более 170 дженериков, широко применяющихся в мировой медицинской практике: Акрихин, Аминазин, Димедрол, Ибупрофен, Имипрамин, Клофелин, Лидокаин, Нитразепам, Ортофен, Пирацетам, Синафлан, Тропиндол, Циклодол, Цисплатин и др.;

разработано около 80 оригинальных отечественных лекарственных средств, включая такие известные как Азафен (Пипофезин), Арбидол, Галантамин, Диоксидин, Метацин, Метронидазола гемисукцинат, Пиразидол (Пирлиндол), Платифиллин, Проксодолол, Промедол, Риодоксол, Салазопиридазин (Месалазин), Тетраксолин (Оксолин), Фенкарол (Хифенадин), Фтивазид, Эмоксипин;

проводятся доклинические исследования ЛС:

фармакологические исследования, включая изучение механизма действия ЛС и изучение эффективности препарата в сравнении с аналогами;

биологические исследования, включая первичное изучение in vitro и in vivo активности соединений;

токсикологические исследования;

анализ острой, хронической токсичности и пирогенности препаратов;

фармакокинетические исследования.

Отдел промышленной технологии Центра по химии лекарственных средств производит следующие фармацевтические субстанции:

Бензэтония хлорид - противомикробное средство;

Колларгол - антисептическое средство;

Метилэтилпиридинола гидрохлорид (эмоксипин) – антиоксидантное средство;

Микозидин - противогрибковое средство;

Проксодолол - альфа- и бета-адреноблокатор;

Протаргол (протеинат серебра) – противовоспалительное средство для местного применения;

Тропиндол (трописетрон) – противорвотное средство.

ВИЛАР - Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений (создан в 1931 году)

На основе исследования растительного сырья в институте было разработано более 100 ЛС: индивидуальные ЛС или сумма веществ,

9

лекарственные сборы, отдельные растения, обладающие различными видами действия:

сердечно-сосудистым;

нейротропным;

противовирусным;

противовоспалительным;

антибактериальным;

ранозаживляющим;

бронхолитическим;

регулирующим функции ЖКТ и мочеполовой сферы;

иммуномодулорующим.

Созданы БАД на основе растительного сырья (общеукрепляющее и мягкое тонизирующее действие).

Структура ВИЛАР

Центр растениеводства;

Центр химии и фармацевтической технологии;

Центр медицины;

Научно-исследовательский и учебно-методический центр биомедицинских технологий;

Центр развития и обеспечения научных исследований и др. Основные Цели Института:

фундаментальные и приоритетные прикладные научные исследования в области наук о жизни на молекулярном, клеточном, тканевом

иорганизменном уровнях;

разработка и создание перспективных технологий живых систем и лекарственных препаратов, направленных на улучшение качества и продолжительности жизни населения;

внедрение достижений науки и передового опыта в сфере агропромышленного комплекса, обеспечивающих его инновационное технологическое, экономическое и социальное развитие;

развитие и модернизация собственной научно-производственной

базы.

ГНИИСКЛС

Государственный научно-исследовательский институт по стандартизации и контролю лекарственных средств (ГНИИСКЛС) был создан в 1976 году для улучшения контроля качества лекарств. Институт осуществлял фундаментальные и прикладные исследования по проблеме «Стандартизация лекарственных средств», в том числе разработку стандартных образцов (СО) и нормативной документации (НД) на ЛС, разработку методов контроля качества и изучение физико-химических и биологических свойств ЛС.

В 1999 г. ГНИИСКЛС был реорганизован в два НИИ: Институт контроля качества лекарственных средств и Институт стандартизации

10

лекарственных средств. Оба они вошли в состав Государственного научного центра экспертизы и контроля лекарственных средств.

История кафедры фармацевтической химии ФОО

В 1918 году был издан указ Советского правительства об открытии фармацевтического отделения в Пермском государственном университете. Занятия по курсу фармацевтической химии проходили на базе университета. Основоположником кафедры фармацевтической химии является профессор Николай Иванович Кромер.

1931 год - начало становления кафедры. В здании медицинского института (ул. К. Маркса) кафедра работала с 1931 по 1937 год.

Как самостоятельная структурная единица кафедра фармацевтической химии выделена в 1937 году после ряда преобразований и выделения фармацевтического отделения в Пермский фармацевтический институт. В здании по ул. Ленина, 48 кафедра работала с 1941 по 1965 год.

Основные проблемы фармацевтической химии

I.Cоздание новых лекарственных средств.

II.Разработка новых и совершенствование существующих методов контроля качества лекарственных средств.

Решением проблемы создания и исследования новых ЛС в России занимаются:

университеты;

химико-технологические институты;

научно-исследовательские институты;

учебные заведения;

научно-исследовательские учреждения РАМН и др.

I.Создание новых лекарственных средств

Эмпирический поиск – метод случайных открытий. Разновидность – общий скрининг (отсеивание). Большое количество полученных веществ подвергают фармакологическим испытаниям на животных и выявляют вещества с биологической активностью.

Направленный синтез – предусматривает получение ЛС с предполагаемой биологической активностью.

Основные виды направленного синтеза

1.Воспроизведение биогенных физиологически активных веществ (витаминов, гормонов, ферментов, биогенных аминов и др.).

2.Выявление физиологически активных метаболитов и создание новых лекарственных средств на основе метаболитов и антиметаболитов.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.