Los médicos han dado una gran visión general sobre la seguridad de los aditivos y el daño potencial de las hierbas medicinales.
Pero ¿por qué no simplemente extraer el producto natural y usar ese compuesto natural?
Para explicarlo, tenemos que volver al inicio de la industria de la ingeniería bioquímica que tuvo sus raíces en el desarrollo de la penicilina.
Estructura de la penicilina
Producción y ampliación de penicilina
Después de la conocida historia de Alexander Fleming y sus placas con moho, la importancia de los antibióticos en las enfermedades infecciosas rápidamente despegó y el gobierno de los Estados Unidos y el Reino Unido rápidamente le dieron prioridad a producir grandes cantidades. El método original de producción de penicilina fue cultivar cantidades masivas de hongos y su posterior extracción. Fue un proceso largo, extremadamente costoso y de bajo rendimiento con múltiples problemas de control de calidad.
“El molde es tan temperamental como un cantante de ópera, los rendimientos son bajos, el asesinato por aislamiento, la purificación invita al desastre. ¡Piensa en los riesgos! ”
– Jasper Kane
Una trabajadora de laboratorio rocía una solución que contiene un molde de penicilina en matraces de medio Corn Steep para estimular el crecimiento de la penicilina. La suspensión de esporas contenida en la pistola pulverizadora contiene polvo tomado del nuevo molde que se ha cultivado en tubos de ensayo del molde original del Profesor Fleming. [1]
No fue sino hasta el desarrollo de la fermentación por parte de una empresa llamada Pfizer cuando pudieron diseñar un proceso que tomaba su ácido glucónico y el proceso de vitamina C usando una fermentación de tanque profundo y lo extendía a la penicilina. La primera planta de penicilina se construyó en 1944 con varios tanques de 7,500 galones. En 1942, había suficiente droga para diez dosis, en 1945 había suficiente para tratar 646 mil millones. [2]
Producción de planta piloto [3]
Derivados de la penicilina
La penicilina es parte de una amplia clase de antibióticos conocidos como betalactámicos que inhiben la síntesis de la pared celular en las bacterias. Sin embargo, el anillo betalactámico es extremadamente inestable ya que el anillo tenso tendrá una gran tendencia a abrirse. Además, la penicilina se limitó a bacterias Gram-positivas. Afortunadamente, debido al trabajo del químico orgánico John Sheehan, se determinó la cantidad de síntoma total de penicilina y se pudieron diseñar derivados adicionales del compuesto.
Estructuras del anillo b-lactama en rojo
Uno de los primeros derivados fue Ampicilina, que no solo ataca organismos Gram-positivos, sino también organismos Gram-negativos. Su desarrollo en 1961 por una compañía llamada Beecham (ahora conocida como GSK) amplió el rango y la clase de infecciones que los médicos no pueden atacar. La diferencia clave entre las dos moléculas es la presencia de la amina (-NH2) en el extremo de la molécula junto al anillo de benceno ( adelante, compruébalo tú mismo ). Toda la clase de compuestos conocidos como Aminopenicilinas permite que el medicamento penetre en la membrana externa de las células gramnegativas.
Estructura de ampicilina
La ampicilina no es ideal para las píldoras, ya que no se absorbe bien con una biodisponibilidad del 40%. Como resultado, tomar una versión basada en píldoras significaba que los pacientes tendrían que tomar el doble de medicamento para obtener la dosis adecuada. Una versión posterior del compuesto, Amoxicilina, se diseñó esta vez cambiando el benceno por un fenol. La adición del grupo hidroxilo (-OH) ahora aumenta la biodisponibilidad al 95% y permite que se tome por vía oral en forma de píldora / cápsula / tableta.
Estructura de Amxocillin
¡A veces eso puede no ser suficiente! Bacampicillin tiene una cadena adicional de glicol para que sea un profármaco con mayor biodisponibilidad
Estructura de Bacampicillin
Muchos biólogos en realidad no usan Ampicilina ya que es bastante inestable. En su lugar, Beecham diseñó una clase de penicilina conocida como Carboxilpenicilina, que tiene un grupo ácido carboxílico (-COO) en lugar del grupo amino. Esto aumenta la estabilidad en agua del fármaco, aumenta la solubilidad y los subproductos tienden a ser menos tóxicos. Desafortunadamente, están limitados a células Gram positivas.
Estructura de carbenicilina
Superar la resistencia a los medicamentos
Los insectos han desarrollado resistencia a la droga con el advenimiento de beta-lactamasas que generalmente hidrolizan el anillo de beta-lactama resultando en la pérdida de potencia.
Mecanismo de actividad de lactamasa
El primer grupo de compuestos que venció esta actividad fue la cefalosporina que vino de otro hongo y finalmente fue desarrollado por Eli Lilly. Estos compuestos introducen un anillo extendido que estabiliza la beta-lactama. Ahora hay 5 generaciones de este compuesto y el último grupo es actualmente efectivo en MRSA. Diferencias estructurales entre penicilina (1) y cefalosporinas (2)
A medida que las beta-lactamasas continuaron evolucionando, se desarrolló una clase completamente nueva de compuestos, Carbapenem , incluso con un núcleo más diferente. Ahora, el azufre (S) se ha eliminado y se ha introducido un doble enlace. Desafortunadamente, estos compuestos tienen poca biodisponibilidad y tendrán que administrarse por vía intravenosa. Como resultado, estos compuestos sirven como último recurso antibiótico. Merck, AstraZeneca, Daiichi tienen versiones de la droga.
Estructura de Carbapenems
Especificidad de los antibióticos
Todo lo que he escrito hasta ahora ha sido sobre antibióticos de amplio espectro. Sin embargo, como se menciona en la respuesta de Christopher VanLang a “Si fuera completamente egoísta y no le importara nada a la sociedad, ¿me debería importar si mi médico prescribe demasiado antibióticos? no es una gran idea eliminar completamente su bioma intestinal. Como resultado, a menudo es deseable usar un antibiótico de espectro estrecho . Los químicos medicinales pueden hacer esto cambiando la especificidad del compuesto agregando grupos funcionales que serán reconocidos por ciertas bacterias deseadas.
Por ejemplo, tenemos
Gram-negativo solo con fenoxi-metil-penicilina Sífilis con Bencilpenicilina
Fiebre reumática y sífilis con Benzathine benzylpenicillin
Strept infecciones Propicillin
Tripa solo con Metampicilina Gram positivo solo y estafilococo con cloxacilina
Hacer y aprobar el producto farmacológico
La FDA finalmente no aprobará un medicamento sino el producto farmacéutico . Esta es la forma final que, en última instancia, se dirige hacia y dentro del paciente e incluye la tableta, las agujas y todos los excipientes que se agregaron al medicamento. Las cosas clave incluyen
- pH de la droga
- tamaño de partícula de los granuales
- densidad
- estabilizadores
- carpetas
- lubricantes
- rellenos
- estabilidad de la temperatura
- estabilidad del agua
- color del exterior
- sabor de la pastilla
- forma de la píldora
- tamaño de la píldora
Estos componentes son parte del control de calidad del medicamento y aseguran que cuando sean enviados a India, sigan funcionando. Para los pacientes que toman muchos medicamentos diarios, el color, la forma y el tamaño les permiten notar la diferencia. Cosas como regímenes de dosificación, sabor y chewablity afectan el cumplimiento del paciente. El pH del compuesto influye en detalles tan específicos como si el fármaco se absorbe en el estómago o en el intestino delgado.
Dependiendo del uso del medicamento, se tendrán que considerar diferentes mecanismos de administración. Si hay una infección en la piel, tal vez se use una pomada. Los bebés y ciertas personas discapacitadas no podrán comer una píldora, por lo que se diseñará una versión líquida o inyectable.
La fabricación de drogas como un todo
El objetivo de hacer derivados es proporcionar propiedades farmacológicas que originalmente no existían con el compuesto anterior.
- A veces, el medicamento se puede hacer más seguro.
- A veces, la droga se puede hacer más potente.
- A veces, se puede hacer que el medicamento supere la resistencia a los antibióticos.
- En ocasiones, el medicamento puede durar más tiempo, ser más estable o comestible.
- A veces, el medicamento puede hacerse más barato para que puedan ser entregados al tercer mundo.
Para ser sincero, hay muchas cosas que no sabemos en el mundo de la fabricación de drogas. Habrá mecanismos que se desconocen, efectos secundarios que no pueden predecirse, compuestos que se negaron a sintetizarse. Pero sigue siendo la prioridad y el objetivo de los fabricantes de medicamentos obtener tratamientos para los pacientes de manera segura y eficaz, y si se trata de fabricar compuestos sintéticos más seguros, potentes y económicos, lo haremos.
Para divertirse, aquí hay una lista completa de antibióticos β-lactámicos Las estructuras del núcleo de β-lactama. (A) Un penam. (B) Un carbapenam. (C) Un oxapenam. (D) A penem. (E) Un carbapenem. (F) Un monobactam. (G) A cefem. (H) Un carbacephem. (I) Un oxacephem.
Recuerde que no soy médico ni médico. No tome ninguno de los antibióticos enumerados anteriormente sin antes consultar a su médico.
[1] PENICILLIN PASADO, PRESENTE Y FUTURO: EL DESARROLLO Y LA PRODUCCIÓN DE PENICILLIN, INGLATERRA, 1943
[2] El desarrollo de la fermentación en tanque profundo
[3] Un viaje transatlántico – Life Sciences Foundation