Este documento describe las aplicaciones de la química en biomedicina. Brevemente describe cómo la proteína verde fluorescente ha sido una herramienta clave en biomedicina para marcar diferentes tipos de células y tejidos. También describe cómo los avances químicos en materiales como polímeros han permitido el desarrollo de dispositivos médicos biodegradables y sistemas de liberación controlada de fármacos. Finalmente, resume brevemente el descubrimiento de la penicilina y su desarrollo para su uso clínico.
Los éteres son derivados de alcoholes donde el átomo de hidrógeno del grupo -OH ha sido sustituido por un radical alquilo. Se usan como disolventes y algunos como anestésicos. Pueden ser simétricos si los radicales alquilo son iguales o asimétricos si son diferentes. Se nombran según las reglas de IUPAC o funcionalmente por los grupos alquilo ordenados alfabéticamente con el sufijo -éter.
Este documento trata sobre la cinética química. Explica que la cinética química estudia la velocidad de las reacciones químicas y los factores que afectan esta velocidad. Luego define la velocidad de reacción y explica que depende de la concentración de los reactivos y productos. Finalmente, detalla varios factores que afectan la velocidad de reacción, como la temperatura, naturaleza de los reactivos, grado de división, concentración y uso de catalizadores.
El documento describe las posibles estructuras químicas de un éter con la fórmula molecular C5H12O. Se discuten dos casos: un radical con dos carbonos y el otro con tres, y un radical con un carbono y el otro con cuatro. Se proporcionan ejemplos de las estructuras y nombres sistemáticos correspondientes a cada caso.
Este documento describe el proceso de obtención de metano en el laboratorio. El metano (CH4) es el hidrocarburo alcano más sencillo y se caracteriza por ser un gas incoloro e inodoro. El método involucra la aplicación de calor a acetato de sodio para sintetizar metano, el cual es recolectado y almacenado en tubos de ensayo. Las pruebas de identificación incluyen encender fósforos dentro de los tubos para observar las reacciones de combustión completa e incompleta del metano
El documento describe cómo calcular la fórmula empírica y molecular de un compuesto orgánico a partir de los datos de su análisis de combustión. Se determina que la fórmula empírica es C2H5O y la fórmula molecular es C4H10O2.
Quimica orgánica III - Halogenuros. Alcoholes, Fenoles y ÉteresJuan Sanmartin
Este documento presenta información sobre grupos funcionales orgánicos como halogenuros, alcoholes, fenoles y éteres. Describe las características químicas de estos grupos, incluidas sus fórmulas generales y métodos de nomenclatura según las reglas de IUPAC. El documento también incluye ejemplos de compuestos químicos para cada grupo funcional.
1) El documento describe las reacciones de neutralización que ocurren entre ácidos y bases, incluyendo la formación de sales. 2) Explica que los antiácidos funcionan neutralizando el exceso de ácido en el estómago, mientras que los inhibidores de ácido reducen la producción de ácido. 3) Proporciona ejemplos de antiácidos comunes que contienen iones hidróxido, carbonato o bicarbonato para neutralizar los ácidos estomacales.
El documento explica el concepto de porcentaje peso/peso y cómo calcularlo. El porcentaje peso/peso se refiere a la masa de soluto presente en 100 gramos de solución total y se calcula como el cociente entre la masa de soluto y la masa total de la solución multiplicado por 100. Se proveen ejemplos de cálculos con diferentes masas de soluto y disolvente.
Los éteres son derivados de alcoholes donde el átomo de hidrógeno del grupo -OH ha sido sustituido por un radical alquilo. Se usan como disolventes y algunos como anestésicos. Pueden ser simétricos si los radicales alquilo son iguales o asimétricos si son diferentes. Se nombran según las reglas de IUPAC o funcionalmente por los grupos alquilo ordenados alfabéticamente con el sufijo -éter.
Este documento trata sobre la cinética química. Explica que la cinética química estudia la velocidad de las reacciones químicas y los factores que afectan esta velocidad. Luego define la velocidad de reacción y explica que depende de la concentración de los reactivos y productos. Finalmente, detalla varios factores que afectan la velocidad de reacción, como la temperatura, naturaleza de los reactivos, grado de división, concentración y uso de catalizadores.
El documento describe las posibles estructuras químicas de un éter con la fórmula molecular C5H12O. Se discuten dos casos: un radical con dos carbonos y el otro con tres, y un radical con un carbono y el otro con cuatro. Se proporcionan ejemplos de las estructuras y nombres sistemáticos correspondientes a cada caso.
Este documento describe el proceso de obtención de metano en el laboratorio. El metano (CH4) es el hidrocarburo alcano más sencillo y se caracteriza por ser un gas incoloro e inodoro. El método involucra la aplicación de calor a acetato de sodio para sintetizar metano, el cual es recolectado y almacenado en tubos de ensayo. Las pruebas de identificación incluyen encender fósforos dentro de los tubos para observar las reacciones de combustión completa e incompleta del metano
El documento describe cómo calcular la fórmula empírica y molecular de un compuesto orgánico a partir de los datos de su análisis de combustión. Se determina que la fórmula empírica es C2H5O y la fórmula molecular es C4H10O2.
Quimica orgánica III - Halogenuros. Alcoholes, Fenoles y ÉteresJuan Sanmartin
Este documento presenta información sobre grupos funcionales orgánicos como halogenuros, alcoholes, fenoles y éteres. Describe las características químicas de estos grupos, incluidas sus fórmulas generales y métodos de nomenclatura según las reglas de IUPAC. El documento también incluye ejemplos de compuestos químicos para cada grupo funcional.
1) El documento describe las reacciones de neutralización que ocurren entre ácidos y bases, incluyendo la formación de sales. 2) Explica que los antiácidos funcionan neutralizando el exceso de ácido en el estómago, mientras que los inhibidores de ácido reducen la producción de ácido. 3) Proporciona ejemplos de antiácidos comunes que contienen iones hidróxido, carbonato o bicarbonato para neutralizar los ácidos estomacales.
El documento explica el concepto de porcentaje peso/peso y cómo calcularlo. El porcentaje peso/peso se refiere a la masa de soluto presente en 100 gramos de solución total y se calcula como el cociente entre la masa de soluto y la masa total de la solución multiplicado por 100. Se proveen ejemplos de cálculos con diferentes masas de soluto y disolvente.
Las principales funciones orgánicas incluyen alcanos, alquenos, alquinos, hidrocarburos aromáticos, derivados halogenados, alcoholes, fenoles, éteres, aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos, ésteres, anhídridos, haluros de ácido, aminas, nitrilos y amidas. Cada función química se define por un grupo funcional específico como -C-C-, -C=C-, -C≡C-, -OH, -COOH, etc. y
Los ácidos carboxílicos contienen el importante grupo funcional carboxilo. Son compuestos que se encuentran de forma natural en muchos productos como frutas y grasas, y también se utilizan en medicamentos e industria. Algunos derivados como el ácido salicílico y el ácido acetilsalicílico se usan como analgésicos. Los ácidos carboxílicos tienen propiedades físicas y químicas que dependen de su estructura molecular.
1) El documento introduce la química del carbono, explicando la gran variedad de compuestos orgánicos debido a la capacidad del carbono de formar enlaces múltiples. 2) Describe que los grupos funcionales determinan las propiedades de los compuestos y da ejemplos. 3) Explica que compuestos dentro de una serie homóloga comparten el mismo grupo funcional y propiedades similares a pesar de diferencias en el número de átomos de carbono.
El documento describe la nomenclatura de los alcanos, incluyendo alcanos normales o lineales, radicales alquilo, alcanos arborescentes y cicloalcanos. Explica las reglas para nombrar estos compuestos según el número de átomos de carbono, la posición de los sustituyentes y la forma de la cadena carbonada. Proporciona ejemplos de fórmulas químicas con sus nombres correspondientes para ilustrar las reglas de nomenclatura.
El documento habla sobre aminoácidos y proteínas. Explica la estructura y propiedades de los aminoácidos, los enlaces peptídicos y las diferentes estructuras de las proteínas. También menciona aminoácidos no proteicos, hormonas peptídicas y factores de crecimiento.
Este documento clasifica y define los diferentes tipos de compuestos orgánicos, incluyendo hidrocarburos, alcanos, alquenos y alquinos. Describe las propiedades físicas y químicas de los alcanos y alquenos, así como métodos para su obtención. También explica la nomenclatura de estos compuestos según las reglas IUPAC.
Este documento proporciona información sobre la nomenclatura de los hidrocarburos aromáticos. Explica que estos compuestos derivan del benceno y contienen un anillo aromático. Describe la estructura del benceno y cómo se nombran los compuestos monosustituidos, disustituidos y polisustituidos. También cubre compuestos aromáticos importantes como la naftalina, el antraceno y el fenantreno.
El documento describe las propiedades de los gases y las leyes que las rigen, incluyendo las leyes de Boyle, Charles y Avogadro. Explica cómo calcular volúmenes, presiones, densidades y cantidades de sustancias gaseosas usando la ecuación del gas ideal.
Este documento describe las propiedades y nomenclatura de los alquenos. Los alquenos son hidrocarburos insaturados que contienen uno o más enlaces dobles de carbono. Su nomenclatura sigue reglas similares a los alcanos pero con el sufijo "eno". Las propiedades físicas varían dependiendo del tamaño de la molécula. Químicamente pueden hidrogenarse, hidratarse, polimerizarse y oxidarse. Son importantes como fuentes de energía, solventes y para producir plásticos y polímeros.
El documento contiene varios problemas relacionados con cálculos de pH, pKa y concentraciones iónicas utilizando la ecuación de Henderson-Hasselbalch. Incluye cálculos para el ácido láctico, ácido acético, amortiguador de fosfato, osmolaridad del agua de mar y contenido celular, y pH del jugo gástrico y absorción de la aspirina.
Los nitrilos son compuestos nitrogenados que resultan de la sustitución de tres átomos de hidrógeno de un carbono por un nitrógeno. Pueden hidrolizarse para formar ácidos carboxílicos o hidrogenarse para formar aminas. Se usan como insecticidas, bactericidas y fungicidas. El nitrilo más importante es el ácido cianhídrico.
Este documento resume los conceptos básicos de la química orgánica, incluyendo que estudia los compuestos de carbono e hidrógeno, que forman las estructuras celulares de los seres vivos, y que incluye biomoléculas como proteínas y glúcidos. También describe las propiedades del carbono, los tipos de enlaces, isomería, y reacciones como sustitución, adición y eliminación.
Este documento trata sobre los hidrocarburos. Explica que los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados sólo por carbono e hidrógeno. Se clasifican en alifáticos, cíclicos y aromáticos. Los alifáticos incluyen alcanos, alquenos y alquinos con enlaces simples, dobles y triples respectivamente. El benceno es el hidrocarburo aromático más simple. Además, proporciona detalles sobre la nomenclatura IUPAC de los diferentes tipos de hidrocar
El documento describe los grupos funcionales sulfona, tiol y tioéter. Las sulfonas contienen un grupo sulfonilo unido a dos átomos de carbono, mientras que los tiol contienen un grupo tiol formado por un átomo de azufre y uno de hidrógeno. Los tioéter contienen un puente de azufre entre dos cadenas carbonadas. Se explican métodos de nomenclatura y síntesis de estos compuestos, así como algunas de sus propiedades y usos.
Los ácidos carboxílicos son compuestos orgánicos formados por un grupo carboxilo -COOH unido a una cadena alifática o ciclo. Son ácidos débiles que pueden disociarse en agua para dar un protón e ion carboxilato. Los ácidos carboxílicos tienen numerosas aplicaciones en compuestos naturales como aminoácidos y ácidos grasos. Sus derivados funcionales incluyen haluros de acilo, anhídridos de acilo, ésteres y amidas.
Este documento proporciona información sobre hidrocarburos. Explica que los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados solo por carbono e hidrógeno, y clasifica los principales tipos de hidrocarburos como alifáticos, aromáticos y alicíclicos. También describe la nomenclatura química utilizada para nombrar diferentes tipos de hidrocarburos como alcanos, alquenos, alquinos y derivados del benceno.
El documento presenta información sobre grupos funcionales alcoholes. Explica que los alcoholes contienen un grupo hidroxilo unido a un carbono de una cadena hidrocarbonada. Se describen ejemplos de alcoholes, su clasificación, nomenclatura siguiendo reglas IUPAC y propiedades como su punto de ebullición y solubilidad. También se detallan reacciones características de los alcoholes como su oxidación con permanganato de potasio.
El documento describe la isomería constitucional en alcanos de cadena abierta. Explica que los isómeros son compuestos con la misma fórmula molecular pero diferente orden de los átomos. Presenta ejemplos de isómeros de alcanos de 4 a 8 átomos de carbono, mostrando sus diferentes estructuras.
Los ácidos carboxílicos son compuestos orgánicos ampliamente distribuidos en la naturaleza y con muchas aplicaciones. Derivan de la oxidación de alcoholes y tienen un grupo funcional carboxilo compuesto de carbono e hidrógeno unidos a un oxígeno e hidroxilo. Pueden clasificarse según el número de grupos carboxilo y se les da nombre según las reglas de sustitución orgánica.
Los alcoholes son compuestos orgánicos que contienen uno o más grupos hidroxilo unidos a un átomo de carbono. Son líquidos incoloros que pueden ser tóxicos si se ingieren en altas dosis. Los alcoholes más comunes incluyen el etanol, que se usa en bebidas alcohólicas y combustibles, y el metanol, que se usa para producir otros productos químicos. Los alcoholes tienen muchas aplicaciones industriales como solventes, anticongelantes y en la producción de jabones.
Este documento describe 12 compuestos químicos de utilidad médica, incluyendo sus nombres químicos, fórmulas, usos y aplicaciones en medicina. Algunos de los compuestos discutidos son el permanganato de potasio, nitrato de plata, sulfato de magnesio, hidróxido de sodio, agua oxigenada y óxido nitroso. La mayoría se utilizan como antisépticos, desinfectantes, agentes oxidantes, antiácidos o para tratar deficiencias de minerales.
La química y sus aplicaciones en la vidaIskra Santana
Este documento describe la importancia de la química en la vida cotidiana y sus diversas aplicaciones. Explica que la química estudia la materia y sus cambios, e incluye áreas como la química inorgánica, orgánica, físico-química y analítica. También señala que procesos químicos ocurren constantemente en nuestro cuerpo y en actividades diarias como la fermentación de alimentos. Finalmente, enfatiza que muchos objetos de uso común están hechos mediante procesos
Las principales funciones orgánicas incluyen alcanos, alquenos, alquinos, hidrocarburos aromáticos, derivados halogenados, alcoholes, fenoles, éteres, aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos, ésteres, anhídridos, haluros de ácido, aminas, nitrilos y amidas. Cada función química se define por un grupo funcional específico como -C-C-, -C=C-, -C≡C-, -OH, -COOH, etc. y
Los ácidos carboxílicos contienen el importante grupo funcional carboxilo. Son compuestos que se encuentran de forma natural en muchos productos como frutas y grasas, y también se utilizan en medicamentos e industria. Algunos derivados como el ácido salicílico y el ácido acetilsalicílico se usan como analgésicos. Los ácidos carboxílicos tienen propiedades físicas y químicas que dependen de su estructura molecular.
1) El documento introduce la química del carbono, explicando la gran variedad de compuestos orgánicos debido a la capacidad del carbono de formar enlaces múltiples. 2) Describe que los grupos funcionales determinan las propiedades de los compuestos y da ejemplos. 3) Explica que compuestos dentro de una serie homóloga comparten el mismo grupo funcional y propiedades similares a pesar de diferencias en el número de átomos de carbono.
El documento describe la nomenclatura de los alcanos, incluyendo alcanos normales o lineales, radicales alquilo, alcanos arborescentes y cicloalcanos. Explica las reglas para nombrar estos compuestos según el número de átomos de carbono, la posición de los sustituyentes y la forma de la cadena carbonada. Proporciona ejemplos de fórmulas químicas con sus nombres correspondientes para ilustrar las reglas de nomenclatura.
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Este documento clasifica y define los diferentes tipos de compuestos orgánicos, incluyendo hidrocarburos, alcanos, alquenos y alquinos. Describe las propiedades físicas y químicas de los alcanos y alquenos, así como métodos para su obtención. También explica la nomenclatura de estos compuestos según las reglas IUPAC.
Este documento proporciona información sobre la nomenclatura de los hidrocarburos aromáticos. Explica que estos compuestos derivan del benceno y contienen un anillo aromático. Describe la estructura del benceno y cómo se nombran los compuestos monosustituidos, disustituidos y polisustituidos. También cubre compuestos aromáticos importantes como la naftalina, el antraceno y el fenantreno.
El documento describe las propiedades de los gases y las leyes que las rigen, incluyendo las leyes de Boyle, Charles y Avogadro. Explica cómo calcular volúmenes, presiones, densidades y cantidades de sustancias gaseosas usando la ecuación del gas ideal.
Este documento describe las propiedades y nomenclatura de los alquenos. Los alquenos son hidrocarburos insaturados que contienen uno o más enlaces dobles de carbono. Su nomenclatura sigue reglas similares a los alcanos pero con el sufijo "eno". Las propiedades físicas varían dependiendo del tamaño de la molécula. Químicamente pueden hidrogenarse, hidratarse, polimerizarse y oxidarse. Son importantes como fuentes de energía, solventes y para producir plásticos y polímeros.
El documento contiene varios problemas relacionados con cálculos de pH, pKa y concentraciones iónicas utilizando la ecuación de Henderson-Hasselbalch. Incluye cálculos para el ácido láctico, ácido acético, amortiguador de fosfato, osmolaridad del agua de mar y contenido celular, y pH del jugo gástrico y absorción de la aspirina.
Los nitrilos son compuestos nitrogenados que resultan de la sustitución de tres átomos de hidrógeno de un carbono por un nitrógeno. Pueden hidrolizarse para formar ácidos carboxílicos o hidrogenarse para formar aminas. Se usan como insecticidas, bactericidas y fungicidas. El nitrilo más importante es el ácido cianhídrico.
Este documento resume los conceptos básicos de la química orgánica, incluyendo que estudia los compuestos de carbono e hidrógeno, que forman las estructuras celulares de los seres vivos, y que incluye biomoléculas como proteínas y glúcidos. También describe las propiedades del carbono, los tipos de enlaces, isomería, y reacciones como sustitución, adición y eliminación.
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Los alcoholes son compuestos orgánicos que contienen uno o más grupos hidroxilo unidos a un átomo de carbono. Son líquidos incoloros que pueden ser tóxicos si se ingieren en altas dosis. Los alcoholes más comunes incluyen el etanol, que se usa en bebidas alcohólicas y combustibles, y el metanol, que se usa para producir otros productos químicos. Los alcoholes tienen muchas aplicaciones industriales como solventes, anticongelantes y en la producción de jabones.
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Julio Alvarez-Builla, Dean of the Faculty of Pharmacy, University of Alcala
Presentation at Symposium at the Faculty of Pharmacy, University of Alcala, Madrid 2011.
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El documento se repite la frase "QBA MIGUEL ÁNGEL CASTRO RAMÍREZ" varias veces, lo que indica que trata sobre fallas en materiales y se enfoca en Miguel Ángel Castro Ramírez.
El documento repite el nombre "QBA MIGUEL ÁNGEL CASTRO RAMÍREZ" en múltiples líneas, lo que sugiere que trata sobre este individuo o el proceso de solidificación realizado por él.
El documento repite el nombre "QBA MIGUEL ANGEL CASTRO RAMÍREZ" varias veces, lo que sugiere que trata sobre los materiales metálicos y su autor Miguel Angel Castro Ramírez.
Examen de Selectividad. Geografía junio 2024 (Convocatoria Ordinaria). UCLMJuan Martín Martín
Examen de Selectividad de la EvAU de Geografía de junio de 2023 en Castilla La Mancha. UCLM . (Convocatoria ordinaria)
Más información en el Blog de Geografía de Juan Martín Martín
http://blogdegeografiadejuan.blogspot.com/
Este documento presenta un examen de geografía para el Acceso a la universidad (EVAU). Consta de cuatro secciones. La primera sección ofrece tres ejercicios prácticos sobre paisajes, mapas o hábitats. La segunda sección contiene preguntas teóricas sobre unidades de relieve, transporte o demografía. La tercera sección pide definir conceptos geográficos. La cuarta sección implica identificar elementos geográficos en un mapa. El examen evalúa conocimientos fundamentales de geografía.
Examen de Selectividad. Geografía junio 2024 (Convocatoria Ordinaria). UCLM
APLICACIONES DE LA QUIMICA EN LA BIOMEDICINA
1. Los Avances de la Química
y
su Impacto en la Sociedad
3. Aplicaciones de la QUÍMICA en BIOMEDICINA
Juan J. Vaquero
UNIVERSIDAD DE ALCALA
1
Aplicaciones de la QUÍMICA en BIOMEDICINA
REAL ACADEMIA ESPAÑOLA
DICCIONARIO DE LA LENGUA ESPAÑOLA
Biomedicina.
1. f. Medicina clínica basada en los principios de las ciencias naturales,
como la biología, la biofísica, la bioquímica, etc
wikipedia.org/wiki/Biomedicina
La biomedicina es la disciplina que se ocupa de estudiar los movimientos del cuerpo
humano, bajo circunstancias y condiciones diferentes. Además, analiza la energía y las
cargas mecánicas involucradas en dichos movimientos.
wikipedia.org/wiki/Biomedicine
Biomedicine, also known as theoretical medicine, is a term that comprises the knowledge
and research which is more or less in common to the fields of human medicine, veterinary
medicine, odontology and fundamental biosciences such as biochemistry, chemistry,
biology, histology, genetics …
2
2. Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
3
Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
4
3. Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
5
Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
Premio Nobel de Química 2008 para los descubridores de la proteína
fluorescente GFP
Los estadounidenses Martin Chalfie y Roger Y. Tsien y el japonés Osamu Shimomura han obtenido
conjuntamente el Premio Nobel de Química de 2008 "por el descubrimiento y desarrollo de la proteína verde
fluorescente, GFP (Green Fluorescent Protein)", según ha comunicado la Real Academia Sueca de las Ciencias. La
proteína GFP, observada por primera vez en la medusa Aequorea victoria en 1962, se ha convertido en una de
las herramientas más utilizadas en biomedicina.
6
4. Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
La pregunta.......? Por qué brillaban los restos del molusco Cypridina?
Cypridina
Osamu Shimomura
¡ DESCUBRIMIENTO DE UNA PROTEINA QUE BRILLABA
37.000 veces más que los restos pulverizados del molusco ¡
7
Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
PROTEINA VERDE FLUORESCENTE (GFP)
• 238 aminoácidos
• Se pliegan tomando la forma
de una lata de cerveza
• En el centro tiene un grupo químico (cromóforo) que
absorbe la luz ultravioleta
Aequoria victoria
8
5. Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
Martin Chalfie
9
Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
DESCUBRIMIENTO
Roger Y. Tsien DEL CROMOFORO
Tyr 66 O OH
O OH O OH
Ciclación Deshidratación N N
Gly 67
N NH OH
N NH OH
H O HN
O OH
O HO
O HN
HN Ser 65
Oxidación
O OH
O O
H+ N N
N N
-H+ OH
OH O HN 397 nm
O HN
475 nm
10
6. Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
MODIFICACIÓN
QUIMICA DEL
CROMOFORO
11
Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
Marcaje con diferentes proteínas
PA-GFP diferentes tipos de
neuronas en el cerebro de un ratón
Brainbow Rainbow
12
7. Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
Seguimiento del desarrollo Crecimiento y metástasis
neuronal tumorales
Visualizar el daño cerebral que
Estudio de las células beta del produce la enfermedad de Alzheimer
páncreas (las que producen
insulina)
13
Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
.........Por sus trabajos en biomedicina
que posibilitan la liberación inteligente de
Robert Langer fármacos y la producción de tejidos y
Premio Príncipe de Asturias 2008 órganos para transplante mediante
Investigación Científica y Técnica novedosos materiales biodegradables que
sirven de soporte.
Premio Príncipe de Asturias 2008
Deportes
14
8. Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
Charles Nelson Goodyear (1800-1860)
VULCANIZACION (1851)
15
Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
OH O
+
H H SINTESIS DE
LA BAKELITA
Leo Baekeland
(1863-1943)
16
9. Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
MATERIALES
Hermann Staudinger (1881-1963)
Premio Nobel 1953
MACROMOLECULAS
POLÍMEROS
OH OH
CH2 CH2
CH2 CH2
n
BAKELITA
17
Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
PO
LIC
AR
BO
NA
TO
N PO
LO LIE
NY TI L
EN
O
O
IREN
LIEST
PO POLISULFONAS
18
10. Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
BIOPO
L IMERO
S
PO
LIC
AR
BO
NA
TO
N PO
LO LIE
NY TI L
EN
O
O
IREN
LIEST
PO POLISULFONAS
19
Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
PO
LIC
AR
BO
NA
TO
Uso clínico
N PO
LO LIE
NY TI L
EN
O
O
T IREN
LIES
PO POLISULFONAS
20
11. Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
NO TÓXICO
NO INMUNOGÉNICO
BIOMATERIAL
Uso clínico BIOCOMPATIBLE
NO TROMBOGÉNICO NO MUTAGÉNICO
21
Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
Ingeniería de tejidos
Polímero O Me O
* O O *
biodegradable O O
n m
Me O O
Poli(láctico-co-glicólico)
Implante
in vivo
Piel
Hueso
Cultivo tisular
in vitro
Cartilago
Cultivo
celular Intestino…
Reproducido de R. Langer Acc. Chem. Res., 2000, 33, 94 22
12. Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
Liberación controlada de fármacos
Fármaco liberado
Disolución o
degradación lenta
del polímero
O O
Reacción de degradación de
(DETOSU)-poli(ortoesteres) * O O O O n *
H2O (exceso)
O O
Et Et
HO OH O
O O
+ Et
Reproducido de Kathryn E. Uhrich, Scott M. Cannizzaro, Robert S. Langer HO
Chem. Rev. 1999, 99, 3181-3198 HO OH HO OH 23
Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
Liberación controlada de fármacos
Difusión molecular
lenta
Reproducido de Kathryn E. Uhrich, Scott M. Cannizzaro, Robert S. Langer
Chem. Rev. 1999, 99, 3181-3198
13. Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
Liberación controlada de fármacos
Moléculas de agua
atraviesan la
membrana
El fármaco se disuelve
en el medio acuoso
Membrana
semipermeable
Reproducido de Kathryn E. Uhrich, Scott M. Cannizzaro, Robert S. Langer 25
Chem. Rev. 1999, 99, 3181-3198
Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
Organos artificiales
Tubo biocompatible de 7 cm de longitud de aleación
Ni-Ti (nitinol)
Páncreas
artificial El tubo se perfora con laser en forma de
agujeros hexagonales
El tubo se recubre con una capa de nanofibras de
poliuretano
El tubo se recubre con una segunda membrana
polimérica semipermeable de poli(dimetilacrilamida)
y polidimetilsiloxano entrecruzada con
polimetilhidrosiloxano
La combinación de membranas posibilita el flujo libre de insulina
y glucosa pero impide el acceso al tubo de moléculas inmunes
capaces de atacar y destruir los islotes y de virus
La membrana de silicona actua como secuestradora del oxigeno
que necesitan las celulas encapsuladas y es permeable a la salida
del CO2 generado
Puede actuar como sensor de glucosa para liberar la cantidad
exacta de insulina que necesita el organismo 26
26
14. Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
EL COMIENZO DE LA HISTORIA….
ST MARY’S HOSPITAL DE LONDRES
27
Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
LA OBSERVACION DE Fleming…..
Estaba atónito… A considerable
distancia alrededor del hongo, el
crecimiento de las colonias de
estafilococo estaba sufriendo lisis…
Lo que antes había sido una colonia
bien formada, era ahora una débil
sombra de su forma anterior.
Estaba suficientemente interesado
como para seguir en el tema: la
apariencia de la placa de cultivo
era tal, que pensé no debía
desecharse…..
LA HIPOTESIS………
TODO ORGANISMO GENERA SUS
PROPIAS DEFENSAS CONTRA LA
INFECCION....
EL HONGO DEBIA GENERAR ALGUN
PRODUCTO QUE INHIBIA EL MICROBIO
(ANTIBIOTICO)
28
15. Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
LOS ESTUDIOS………
"Se ha demostrado que una especie de
Penicillium produce en cultivo una
sustancia antibacteriana muy poderosa".
Fleming y sus ayudantes Riddle y Cradock,
extrajeron la sustancia. Esta, era soluble
en éter y cloroformo, pero muy lábil
Demostraron que era un agente inhibidor
"más potente que el ácido carbólico”,
pudiendo ser aplicado sobre la superficie
infectada de un individuo, ya que no era ni
irritante ni tóxica.
Penicillium notatum
29
Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
Condiciones de crecimiento del
Penicilium y de producción de penicilina.
Desarrollo de métodos sencillos y
rápidos para medir la actividad de la
penicilina.
Métodos de extracción de penicilina a
partir del medio de cultivo y de
purificación para su uso clínico.
Howard W. Florey Ernst B. Chain Desarrollo de un método para la
producción a gran escala de penicilina.
EL DESCUBRIMIENTO DE FLEMING En 1939 comienza la
PROBABLEMENTE HUBIESE II Guerra mundial
QUEDADO COMO UNA CURIOSIDAD
CIENTIFICA SI NO LLEGA A SER
POR EL EQUIPO DE H. FLOREY QUE
RETOMA LAS INVESTIGACIONES EN
1938……..
E. Lax
“The Mould in Dr. Florey’s Coat”
Little Brown (2004) 30
16. Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
LOS ENSAYOS CLINICOS
En 1941 comienzan en Inglaterra los ensayos en humanos. El
primer paciente tratado había desarrollado una septicemia
por S. aureus y S. pyogenes y aunque mejoró con el
tratamiento, falleció al terminarse la penicilina a mitad del
tratamiento. La primera curación completa se consiguió con
un niño de 14 años enfermo de osteomielitis estafilocóccica
Illinois State
LEDERLEY (cepa 832)
1941, Junio 200 unidades por mL
Florey y Heatley viajan a de caldo de cultivo
Estados Unidos
Peoria
FLOREY (cepa 1249 B 21)
2 unidades por mL
de caldo de cultivo
1943 COMIENZA LA
PRODUCCION INDUSTRIAL
EN USA
31
Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
LOS AVANCES DE PEORIA………
PEORIA………
1) Fermentación aireada en tanques, en vez de en superficie
2) Nuevo medio de cultivo -cornsteep- en vez de extracto de levadura
3) Uso de Penicillium chrysogenum en vez de P. notatum.
Inoculo
Agitador
Camisa
temperatura
Aire
32
17. Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
LA ESTRUCTURA DE LA PENICILINA
Trabajo entre 1942 y 1949 en
resolver mediante DIFRACCIÓN
DE RAYOS X LA ESTRUCTURA DE
la PENICLINA
PREMIO NOBEL DE QUIMICA, 1964
Dorothy C. Hodgkin
(1910-1994)
33
Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
LA ESTRUCTURA DE LA PENICILINA
H H
N S CH3
O
N CH3
O
OH
O
Bencilpenicilina, penicilina G
(Penicilina americana)
Modelo de estructura de la penicilina
(Dorothy Hodgkins 1945)
N. A. Meyers, “Happy Accidents” Arcade publishing 2007 pag 74-5 34
34
18. Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
DIFICULTADES DE USO TERAPEUTICO
1) Baja estabilidad en medio ácido (via oral)
2) Espectro antimicrobiano estrecho (Gram +)
3) Desarrollo de resistencia por algunos microorganismos
4) Alergenicidad en un porcentaje de pacientes
5) Farmacocinética inadecuada
-Baja absorción oral
-Excreción rápida (80% dósis eliminada en 3-4h)
Modificaciones
H
R
N H estructurales
S CH3
O
N CH3
O
OH
O
35
Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
PENICILINAS BIOSINTETICAS PENICILINAS SEMISINTETICAS
R H H
N S CH3
O
N CH3
O
OH
O
El resto acilo se
introduce por síntesis
Síntesis
O
H3C S
H2N H química R H
N H
O S CH3 S CH3
Fenoximetilpenicilina (V) Butiltiometilpenicilina (S)
R Cl
+ N CH3
O
N CH3
O O
OH OH
O O
CH3
C6H5
O
O
Feneticilin Fenbencilin
36
19. Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
Penicilina resistente
al medio ácido Penicilina resistente
a beta lactamasas
NH2
H H N
N S CH O
HO 3 H
O CH3 N H
N S CH
O H3C 3
COOH O CH3
N
O
COOH
Amoxicilina Oxacilina
R H H
N S CH
3
O CH3
N
O
COOH Profármaco de
Penicilina de penicilina
amplio espectro
H2N
H H
N S CH3
H O
H N CH3 Me Me
H2N N S CH O
O 3 O O
N CH3 O Me
O O
COOH Pivampicilina
Ampicilina
37
Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
INHIBIDORES DE BETA LACTAMASAS
H
O OH
N
O
OH
O
Ac. clavulánico
HO O
S CH
3
N CH
O 3
OH
O
Sulbactamo
H OO
S CH
3
N N N
O N
OH
O
Tazobactamo
38
20. Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
HOOC
CH3
CH3
N
N
H
Carbacefem
H 2N CH3 NH2
OH N
S H
Penem H 3C S O
N
N
O SO3H O
N O N
O Azthreonam O Cl
COOH
Monobactamas COOH
Furopenem Loracarbef
F
F
S H OH
R H H
N N S CH H3C
O
O 3
O CH3 N
N N N OMe
O
Trinem
O N O
COOH COOH
COOH N N
Sanfetrinem
Flomoxef
HO
Oxacefem
OH H
R
1
H H 3C N
N H
S S
N NH
O
N
R
2
O
COOH Carbapenem
O
Cefalosporinas O OH Imipenem 39
Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
80 AÑOS DESDE LA APARICIÓN DE LA PENICILINA…
AÑ APARICIÓ PENICILINA…
LA PENICILINA ABRIO LA ERA DE LOS ANTIBIOTICOS,
A PARTIR DE ELLA DISPONEMOS DE ANTIMICROBIANOS
EFICACES
MAS DE 30.000 DERIVADOS SEMISÍNTÉTICOS DE
SEMISÍ NTÉ
PENICILINA Y CEFALOSPORINA EVALUADOS
MAS DE 4000 METABOLITOS DE MICROORGANISMOS
CON PROPIEDADES ANTIBACTERIANAS DESCUBIERTOS
MAS DE 100 BETA LACTÁMICOS EN EL MERCADO.
LACTÁ
40
21. Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
ANTIBIOTICOS
ANTITUMORALES
ANTICONCEPTIVOS ANTIHIPERTENSIVOS
ANTIOBESIDAD ANTIDIABETICOS
ANALGESICOS
ANTIMALARICOS
ANTIDEPRESIVOS
ANTIVIRASICOS
41
Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
QUIMICA
BIOMEDICINA
42
22. Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
Estadios en el proceso de descubrimiento de un medicamento
Fase preclínica
Identificación Solicitud a los
Selección y síntesis Ensayos in vitro y Formulación, estabilidad,
de un objetivo médico organismos estatales
de moléculas activas con animales. Selección estudios crónicos en animales
para un nuevo
del mejor candidato Escalado
medicamento (NDA)
Fase clínica
Revisión y aprobado Fase III: estudios Fase II: estudios Fase I: estudios
Lanzamiento y Solicitud a los
de nuevo medicamento masivos en humanos en pacientes en humanos sanos
comercialización organismos estatales
por organismo regulador (eficacia) (tolerencia)
para salida al mercado
Tomado de: Joseph G. Lombardino and John A. Lowe III , Nature Reviews, 2004, 3, 854
Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
Estadios en el proceso de descubrimiento de un medicamento
12-14 años
Identificación Solicitud a los
Selección y síntesis Ensayos in vitro y Formulación, estabilidad,
de un objetivo médico organismos estatales
de moléculas activas con animales. Selección estudios crónicos en animales
para un nuevo
del mejor candidato Escalado
medicamento (NDA)
Fase clínica
800-1000 millones EUROS
Revisión y aprobado Fase II: estudios Fase I: estudios
Lanzamiento y Solicitud a los Fase III: estudios
de nuevo medicamento en pacientes en humanos sanos
comercialización organismos estatales masivos en humanos
por organismo regulador (eficacia) (tolerencia)
para salida al mercado
23. Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA
1 FARMACO 800 M€
1 FARMACO = 3 AIRBUS 380
30/03/2009 Juan J. Vaquero 45
Del Arco, S., “La industria farmacéutica estornuda”, El Pais Negocios, 2007, 8 de julio, pag 5.
Aplicaciones de la QUÍMICA en
BIOMEDICINA 1 FARMACO 800 M€
1 FARMACO=9 GUGGENHEIM
Del Arco, S., “La industria farmacéutica estornuda”, El Pais Negocios, 2007, 8 de julio, pag 5.
30/03/2009 Juan J. Vaquero 46