Как производятся лекарства?
Лекарства могут быть получены путем синтеза химических веществ с потенциальным терапевтическим эффектом или путем извлечения фармакологически активных химических веществ из природы.
Было время, когда люди падали, как мухи, от таких болезней, как холера и малярия. К счастью, благодаря науке у нас теперь есть впечатляющий арсенал лекарств для борьбы с бесчисленными болезнями, которые поражают наш вид.
Для их создания потребовались многие десятилетия и карьеры исследователей и разработчиков, значительные инвестиции ресурсов и огромное количество блестящего таланта и удачи. Именно производство и добыча лекарств дает нам возможность жить своей жизнью, не опасаясь болезней, которые когда-то уничтожили наших предков.
Итак, как именно на самом деле производятся эти лекарства - таблетки и капсулы, суспензии и сиропы, гели и кремы, инъекции и ингаляции? И, что, возможно, более важно, насколько дорого обходится их производство?
Во-первых, давайте начнем с основ.
Что такое лекарства?
Лекарства - это вещества, которые используются для лечения или профилактики заболеваний и облегчения их симптомов. Они могут быть химически синтезированы в лабораториях или получены из доступных природных ресурсов, таких как растения и минералы.
Обезболивающие средства, такие как аспирин, получают химическим путем, в то время как антибиотики, такие как пенициллин, добывают из гриба Penicillium chrysogenum. Антибиотики также могут быть получены из бактерий; например, стрептомицин получают из Streptomyces griseus.
Все эти специальные соединения, синтезированные или экстрагированные, называются активными фармацевтическими ингредиентами лекарства. Каждое лекарство содержит уникальное соединение (или комбинацию соединений), которое обеспечивает желаемый лечебный или профилактический эффект.
Когда лекарство попадает в организм, активные ингредиенты лекарств взаимодействуют с биохимическими компонентами в нашем организме для достижения желаемого эффекта в месте или органе, известном как "адресная доставка лекарства".
Разработка лекарств
Химический путь
Химические вещества, органические или неорганические, смешиваются между собой, и после ряда сложных химических реакций получается лекарство, обладающее уникальными фармакологическими свойствами.
Эти химические реакции происходят в гигантских реакционных емкостях, которые либо нагреваются, либо охлаждаются, после чего происходит контролируемое смешивание. После завершения реакции остатки химических веществ вывариваются путем чрезмерного нагревания. Оставшийся продукт реакции охлаждают до образования порошкообразного или кристаллического вещества.
Именно это порошкообразное или кристаллическое вещество содержит активный фармацевтический ингредиент, который переходит на следующий этап - составление лекарственной формы.
При составлении лекарственной формы активный ингредиент смешивается с водой и связующими веществами в большом миксере для получения лекарственного соединения. В зависимости от выбранного способа доставки эта смесь высушивается и либо спрессовывается в таблетки, либо перерабатывается в крем или гель, либо разливается в ампулы для инъекций.
Естественный путь
Если обратиться к истории, то открытие лекарственных препаратов в основном происходило из растений. Древние египтяне использовали опиум как болеутоляющее средство, индийцы применяли ним (дерево) для лечения зубов и полости рта, а куркума была известна своими антисептическими и антибиотическими свойствами.
Даже сегодня природа вдохновляет на открытие и разработку лекарств.
Вместо того чтобы использовать весь природный источник, мы ищем и выделяем один активный фармацевтический ингредиент из растения, микроорганизма, животного или минерала, извлекаем его и затем упаковываем в фармацевтические препараты.
Изготовление фармацевтической продукции
В качестве примера рассмотрим, как производится пенициллин. Пенициллин - это антибиотик, получаемый из грибка, в ДНК которого закодирована способность производить пенициллин. Этот конкретный фрагмент ДНК вырезается и вставляется в ДНК общедоступной и не требующей особого ухода бактерии, такой как Escherichia coli (содержится в наших испражнениях). Затем бактерии культивируются, т.е. выращиваются в большом количестве в реакционном резервуаре. Как только они начинают производить пенициллин, его выделяют из культуры, затем фильтруют, очищают и упаковывают в таблетки.
Другим примером лабораторного лекарства является искусственный инсулин - гормон, используемый для снижения уровня сахара в крови у диабетиков.
Хинин из растения Cinchona officinalis является примером лекарственного средства, полученного из растений. Хинин - это лекарство от малярии. Возможно, вы слышали о его более продвинутой форме - гидроксихлорохине.
Кору этого растения дробят и полностью высушивают, а затем измельчают в порошок. Затем хинин извлекают из высушенного порошка коры и очищают.
В заключение
Открытие лекарств - дело нелегкое и не дешевое! Исследователи тратят годы и даже десятилетия на создание химических веществ в надежде, что одна молекула из сотен окажется лекарством. Теперь нам помогают компьютеры, которые создают модели новых лекарств со структурами, облегчающими связывание лекарства с мишенью. Мы называем это "компьютерным проектированием лекарств", или сокращенно CADD.
Новаторские исследования позволяют предположить, что новые и усовершенствованные технологии помогут еще больше поднять сектор химического синтеза лекарств. Кто знает, возможно, в будущем искусственный интеллект возьмет на себя весь процесс разработки лекарств и облегчит жизнь всем нам.
Даже с таким количеством денег и усилий, все равно существует большая вероятность того, что лекарства не будут работать так, как нужно или как мы планируем. На самом деле, в настоящее время процент неудач при разработке лекарств составляет 90%. Надеемся, что в ближайшие десятилетия мы увидим значительное снижение этого показателя.