ЗАСЛУГИ НА ХЕМИЈАТА И ТЕХНОЛОГИЈАТА ЗА ДОСТИГАЊАТА НА ПОЛЕТО НА:

III.1. Справување со болки и воспаленија

МорфиумСе користи од почетокот на 1800-тите за намалување на чувството на болка, а се екстрахирал од суровиот опиум. Унгарскиот фармацевт Janos Kabay во 1920-тите почнал да го добива не само од суровите чушки на афионот, туку и од исушените афионови стебленца и предизвикал рево-луција во производството на морфиум. Во 1923 била ис-питувана неговата хемиска структура со цел да се синте-тизира сличен силен аналгетик, ама кој не создава завис-ност и не предизвикува депресија на респираторниот си-стем. Сознанието како екстрактот од природно потекло дејствува во организмот на човекот овозможило да се до-бие синтетична верзија на морфиумот, а потоа и уште по-сигурни лекови како што се налорфинот и налоксонот во 1961.

АспиринОд 1890 се произведува салицилна киселина, евтино и ефи-касно средство за смирување на воспалението при ревмат-ски артритис. Меѓутоа оваа киселина предизвикувала непо-желните ефекти како гадење, повраќање и гастритични те-гоби. Во 1897 германскиот хемичар Felix Hoffmann од фир-мата Bayer синтетизирал ацетилсалицилна киселина (позна-тиот аспирин). Фармаколошки таа била тестирана од Hein-rich Dreser. Со производство се почнало во 1899, а првите пилули биле продадени во 1900. Поради тоа што има помал-ку непожелни својства, аспиринот станал многу популарен, а и денес се произведува во големи количества. Аспиринот е првиот лек воопшто што се произведува во индустриски раз-мери. Долго време тој се користел како лек против главо-болка, а од средината на 1980-тите биле утврдени и негови-те превентивни својства против срцев удар.

КортизонВо 1940 при испитување на адреналната жлезда на мо-зочната кора, било утврдено дека некои природни хор-мони (познати и како стероиди) имаат и антиинфлама-торни својства. Кортизонот во 1936 бил изолиран од природни извори, а во 1948 Американецот Lewis Has-tings Sarett го произвел и синтетички. Поради чудотвор-ното дејство врз ревматскиот артритис, веќе во наред-ната година се произведувал комерцијално. Клиничките испитувања што следеле покажале дека тој не го лекува артритисот, па и дека има редица непожелни ефекти. Сепак кортизонот продолжил да се користи, ама за леку-вање на астма и алергии. Со натамошно усовршување на синтезата на стероиди биле добиени преднизон, преднизолон и дексаметазон, кои се подобри антиин-фламаторни агенси и имаат помалку непожелни ефекти.

Ацетилсалицилна киселина

Гробот на Janos Kabay во Будимпешта,

Унгарија

Lewis Hastings Sarett

Деформитети предизвикани со

воспаленија на зглобовите

III. ЗДРАВЈЕ И МЕДИЦИНА

III.2. Психотерапевтски агенси

Хлорпромазин Хлорпромазинот (торазин, хибернал) за првпат бил упо-требен во 1954 како лек против шизофренија. Претходно тој бил создаден како антихистамински антиалергетик. Новата терапија се покажала извонредно ефикасна и станала предвесник на модерната ера на антипсихотич-ка терапија. Многу бргу лекувањето на ментални заболу-вања со лекови ги потиснало претходно користените ме-тоди како што се електрошокови, инсулински шокови, префронтална лоботомија (хируршка постапка со која се прекинува врската меѓу префронталните хемисфери) и помогнало ширум светот да се намали сместувањето во специјални институции. Со натамошни испитувања бил расветлен фармаколошкиот механизам на хлорпрома-зинот, што послужило како основа за развој на многу други антипсихотички лекови, на пример халоперидол и оланзапин.

Трициклични антидепресанти Во 1958 со клинички испитувања на имипраминот, лек примарно наменет како антипсихотик, биле утврдени и неговите антидепресивни својства. Било утврдено дека во мозокот тој ги активира невротрансмитерите (агенси што ја стимулираат трансмисијата). Многу други лекови од оваа класа, добиени подоцна, се означуваат групно како „трициклични” антидепресанти. Тие потоа станале стандардни лекови за терапија на ова заболување.

БензодиазепиниВо 1959 со воведувањето на хлордиазепоксидот (либри-ум) била лансирана ефикасна нова класа антианксиозни агенси, бензодиазепини. Овој лек и неговите деривати што дополнително биле откриени, многу брзо ги истисна-ле барбитуратите и мепробаматот (откриен во 1950) кој пред тоа се користел, но не бил толку успешен анксио-литски агенс. Бензодиазепините се сметале за најуспеш-ни лекови во своето време. Со високата толерантност и сигурност тие се покажале успешни и како хипнотички агенси, како релаксанти на мускулите, но и како лек за епилепсија.

Напад на депресија по породување

Слики од филмот Лет над кукавичкото гнездо (1975), во кој се портретираат

катастрофалните ефекти на менталните заболувања

Неуротрансмитери во мозокот

III. ЗДРАВЈЕ И МЕДИЦИНА

III.3. Хормони и регулатори на хормоните

ИнсулинИнсулинот, протеински хормон што го создаваат специјални клетки во панкреасот, го регулира нивото на шеќер (глукоза) во крвта на организмите. Недостигот на инсулин предизвикува по-јава на дијабетес 1, шеќерна болест, која до почетокот на 1920-тите се сметала за смртоносна. Двајца млади канадски лекари, Frederick Banting и Charles H. Best, во 1921 изолирале и пре-чистиле нов препарат од панкреасот на говедата, кој се вне-сувал со инјекции. Прв пациент им било 14-годишно момче, от-пуштено како неизлечиво по неколкунеделно неуспешно леку-вање во болница. Во 1922 инсулин од панкреас на говедата поч-нала да произведува фирмата Eli Lilly and Company. Во 1982 со помош на рекомбинирачка ДНК технологија бил добиен првиот инсулин од хумани извори.

ТестостеронТестостеронот е одговорен за развојот на машките сексуални органи и машките секундарни карактеристики. Тоа е стероиден хормон, по структурата сличен на холестеролот. Во 1935 од холестерол прв пат бил синтетизиран тестостерон за лекување на хормонална дефициенција. Тестостеронот може да се добие со хемиска и микробиолошка модификација на материјали што веќе ги има во природата.

Прогестини, естрогени и орални средства за контрацепција Во 1930-тите од природни суровини (урина од бремени кобили и од мексикански слатки корени) биле изолирани, а потоа и произведу-вани, два женски хормона. За лутеалниот хормон прогестерон (прет-ставник на прогестините) било утврдено дека ја овозможува и под-држува бременоста, додека фоликуларните хормони естрогени влијаат врз менструалниот циклус. Во 1950-тите биле произведени синтетични верзии на овие хормони, а било истражено и нивното влијание врз хуманата концепција и бременост. Нивните извонредни контрацептивни својства довеле до усовршување на орални средст-ва за контрацепција (антибеби пилули) кај жените. Еновид, продаван во САД од 1960, бил прва пилула што содржи смеса од естрогени и прогестини, со што се постига максимална ефикасност.

III.4. Гастро-интестинални агенси

Лекување на чир на желудникотВо 1972 шкотскиот фармаколог James Black со колегите од фирмата Smith, Kline & French, проникнал во појавата на прекумерно создавање киселини во стомакот. Ваквите фармацевтски испитувања денес се означуваат како рационално создавање на лекови. Веќе во 1976 го добиле лекот циметидин (тагамет), кој со минимум непожелни ефекти го инхибира излачувањето на гастритични киселини и масовно се ко-ристи за лекување гастритични чирови. Со тоа драматично се нама-лиле хируршките интервенции. Наскоро тагаметот станал најчесто пропишуван лек.

Frederick Banting и Charles H. Best

Чир на желудникот

III. ЗДРАВЈЕ И МЕДИЦИНА

III.5. Медицински испитувања и дијагностицирање на заболувањата

Технологии за снимање во медицинатаМногу мерни техники (рендгенски апарати, магнетна резонанца, скенерите и други), во времето кога се појавиле биле ценети како револуционерни до-стрели, а денес се само дел од рутинската постапка на медицинската дијаг-ностика и лекување. Така во 1895 германскиот физичар Wilhelm Konrad Roentgen, првпат снимил коски, а веќе во 1900 секоја голема болница рас-полагала со рендген апарат. Во 1970-тите постапката нуклеарна магнетна резонанца (NMR) се користела за утврдување на структурата на супстанции, а во 1985 и во хуманата медицина било одобрено користењето скенери за снимање со магнетна резонанца. Со хемиските агенси за постигање контраст и специјалните емулзии за филм се усовршила дијагностичката вредност на рендгенските зраци во скенерите за компјутерска томографија (CT, триди-мензионално рендгенско снимање), магнетната резонанца и ултразвучното снимање.

Изотопи во медицинатаУпотребата на изотопи во медицината многу помогнала за определување на функцијата на внатрешните органи, благодарејќи на пионерските заслу-ги на Georg Hevesy, Унгарец, добитник на Нобеловата награда (1943). Со помош на радиоактивни нуклиди тој во 1935 го определил механизмот на метаболизмот на фосфорот. Соединенијата се маркираат со нивни радио-активни изотопи (како што се технециум-99m и талиум-201) или со радио-контрастни средства (како што се соединенијата на бариумот и јодот). Потоа со камери за детекција на гама-зраци се следи патот на радио-маркираните соединенија и се добиваат корисни снимки на органите во кои стигнале радиоизотопите. Примената на изотопи во медицинската дијагно-стика овозможува откривање на тумори, на заболувања на црниот дроб, како и користење стрес-тестови за утврдување на функцијата на срцето.

Развој на хемиските анализиСостојбата на организмот денес се утврдува со помош на маркери на болеста или на траги од лекови, кои со хемиска анализа може да се утврдат во крвта, урината, изметот, лигите или во потта. Испитувањата базирани на мерење на некои основни хемиски реакции се вршат во лабораторија (со софистицирани компјутеризирани аналитички инстру-менти), но и во домот. Во почетокот на XIX век дијагностицирањето се базирало врз набљудување на клинички симптоми. Ако кај пациентот бил утврден позитивен резултат по третман специфичен за дадена болест, тогаш се заклучувало дека тој мора да е болен од таа болест. Дијагностичко испитување било воведено во 1882, кога Paul Ehrlich утврдил дека доказ за дијагностицирање на тифусна треска е при-суството на бацилот на тифус (што се идентификува со тест на специ-фично обојување). Пред тоа дијагнозата се поставувала врз основа на бојата на кожата на пациентот.

Еволуција на личен мониторингСо развојот на едноставни тестови што можат да се вршат во домот било овозможено самопрегледување (секој може да си го провери здравјето). Порано пациентите со дијабетес морале да одат во лабораторија за да се утврди дали во урината имаат шеќер. Во 1941 Miles Laboratories откриле тест за утврдување на шеќер во урината во домашни услови. По многу тешкотии во развојот, конечно во 1956 било можно да се применува тестот dip-and-read (нурни индикатор во урината и прочитај). Во 1960-тите бил воведен првиот портабл (батериски) мерач на глукоза во крвта. Со помош на хемиски стапчиња можело да се докажува глукозата и значително се подобрил квалитетот на живот на болните од дијабетес. Во 1970-тите и во 1980-тите биле лансирани комплети за дијагностицирање во домашни услови на крв во изметот, на овулација, на бременост и на стрептококи.

Рендгенска снимка на шаката на сопругата на

пронаоѓачот на рендгенските зраци

III. ЗДРАВЈЕ И МЕДИЦИНА

III.6. Лекови против инфекции

Салварзан и пронтозилГерманскиот бактериолог Paul Ehrlich ги испитувал антибактери-ските својства на соединенијата на арсенот и во 1909 го создал лекот салварзан, со кој успешно се лекува сифилисот - смрто-носна сексуално пренослива болест. И други истражувачи се обидувале да најдат активни соединенија за лекување на заразни болести. Пронтозил, што пред тоа се користел како боја за текстил, во 1932 станал првиот сулфа(нилен) лек. Тоа е лек против смртоносната инфекција со бактериите стрептококи, чест предизвикувач на хронична пневмонија. Откритието било толку важно што германскиот биохемичар Gerhard Domagk во 1939 година ја добил Нобеловата награда за медицина. Отпосле било утврдено дека активната антибактериска компонента на пронто-зилот е сулфаниламид. Натаму од овој агенс биле создадени многу други антибиотици, вклучувајќи го и сулфапиридинот (1938). Во 1940-тите сулфа-лековите биле екстремно успешни во редуцирање на смртноста од лоберна пневмонија и спасиле жи-воти на милиони. Нивната важност почнала да опаѓа со навле-гувањето во ерата на пеницилин.

ПеницилинВо 1928 шкотскиот бактериолог Alexander Fleming открил моќна супстанција што може да убива бактерии, а ја изолирал од природната мувла (Penicillium notatum). Пеницилинот, лек базиран на оваа природна супстанција, бил создаден во време на масов-ните воени операции во 1943 и драматично ја намалил појавата на инфекции и ампутации меѓу повредените во армиите на САД и Ве-лика Британија за време на Втората светска војна. Меѓутоа, природниот пеницилин бил толку редок и скап, што дури и бил ре-циклиран од урината на пациентите лекувани со него. Хемичарите си поставиле задача да откријат постапка за синтеза на супстан-цијата од која се добива лекот. Откако во 1940-тите британскиот истражувач Dorothy Crowfoot Hodgkin ја утврдил хемиската градба на пеницилинот, било овозможено тој и да се синтетизира. Веќе во 1957 неколку фармацевтски компании синтетизирале и комерци-јално произведувале пеницилин. Со нивниот успех започнала мо-дерната ера на терапија со антибиотици.

Зидовудин (AZTВо 1987 зидовудинот (AZT) бил одобрен во САД за лекување на инфекции со вирус на имунодефици-енција (HIV). AZT првпат бил синтетизиран во 1964 како лек за канцер, но не се покажал ефикасен во хемотерапијата и бил отфрлен. Во 1986 група истражувачи во САД ја откриле неговата активност при лекување на ретровируси. AZT и сличните нуклеозидни лекови напаѓаат специфични ензими на вирусот и го инхибираат неговото размножува-ње. Кај AZT за првпат било утврдено брзо наста-нување на резистентност спрема на HIV лековите, па оваа болест веќе не се лекува само со еден лек (т.н. mono-drug therapy).

Prontosil

Penicillium notatum

Zidovudine

Alexander Fleming

Gerhard Domagk Бактерија стрептокок

Кристали на зидовулин

III. ЗДРАВЈЕ И МЕДИЦИНА

III.7. Третирање на кардиоваскуларни проблеми

Регулирање на работата на срцетоВо 1930-тите била откриена способноста на локалниот анестетик прокаин да го регулира отчукувањето на срцето (наречено и анти-аритмичка активност). Овој вид фармацевтски третман е сложен и може да биде многу тежок поради тоа што лековите што ја блокираат аритмијата можат во некои услови и да ја предизвикаат. Прокаинот бил прв од многуте лекови што биле одобрени за ваква намена. Тој ги инхибира клеточните мембран-ски протеини познати како натриумски канали. По прокаинот биле усовршени и други лекови, вклучувајќи ги и бета-блока-торите и калиум или калциум каналните антагонисти.

Лекување на оштетувања на срцетоЗа лекување на оштетувањата на срцето со векови биле користени digitalis glycosides, група соединенија што се среќаваат во повеќе расте-нија. Откако со истражувања било утврдено дека тие ја засилуваат енергичноста на кон-тракциите на срцето, од лисјата на волнест ди-гиталис (digitalis lanata) бил екстрахиран диго-ксин, а во 1954 и бил одобрен за лекување на преткоморни фибрилации и насобрани оштету-вања на срцето. Исто така било утврдено дека некои лекови против висок притисок можат да се употребуваат и за лекување на оштету-вањата на срцето.

Разбивање на згрутчувања на крвтаВо 1935 хепарин, продукт од црниот дроб на некои животни, прв-пат бил употребен за спречување на згрутчување на крвта, тром-боза, при трансфузија. Наскоро станал најчесто користен анти-коагулант (наречен и „разредувач на крвта”). Тој исто така го спре-чувал згрутчувањето на крвта при хируршки зафати на срцето и на артериите. Во 1955 бил одобрен за употреба вафарин (cou-madin), антикоагулант што спречува срцеви удари, а се користи за нивно лекување и против тромбоза. Во 1970-тите било откриено дека и кога ќе се создадат згрутчувања, тие можат да се лекуваат со тромболитици. Користењето ензими за разбивање/ растворање на згрутчувања на крвта придонело да се добијат и лековите урокиназа (1977), стрептокиназа (1978), и со генетско инженер-ство рекомбиниран плазминоген активатор на ткиво, TPA (1987).

Регулирање на нивото на холестерол во крвтаСоздавањето наслаги од холестерол во артериите (артериосклероза) е најчеста причина за коронарни заболувања на срцето и за удари. Во 1987 бил одобрен за употреба ловастатинот (мевакор), кој го контролира нивото на холестерол во крвта (хиполипемска активност), така што ги инхибира критичките ензими да не се претворат во мевалонат, прв и ограничувачки степен на биосинтеза на холестерол. Со натамошниот развој биле добиени уште посилни лекови, на пример симвастатин и аторвастатин, кои го револуционизирале лекувањето на вишок липиди во крвта (хиперлипидемија), бидејќи се многу ефикасни, но ја имаат и потребната толерантност.

Артериосклероза

III. ЗДРАВЈЕ И МЕДИЦИНА

III.8. Хемотерапија на канцер

Развој на хемотерапијата на канцерВо 1942 започнало користењето хемикалии за лекување на канцер, канцер-хемотерапија. Louis S. Goodman и Alfred Gilman започнале со клиничка употреба на азотни алкили-рачки агенси, наменети за воени отрови (nitrogen mustards). Биле развиени и лекови што ја блокираат фолната кисели-на (антиметаболити). Аминоптеринот (1947) бил ефика-сен при лекување на леукемија, но поради негативното вли-јание врз белите крвни зрна брзо бил заменет со мето-трексат. Во 1950-тите, George Hitchings и Charles Heidel-berger развиле антиметаболитички меркаптопурин за леку-вање леукемија и флуороурацил за лекување гастроинтес-тинални тумори и тумори на дојката.

Цитотоксични лековиВо 1963 од растенија биле изолирани и првпат воведени во хемотерапијата цитотоксични лекови (лекови што се отровни за клетките). Овие анти-канцер лекови функционираат така што брзо ги уништуваат канцерозните клетки, кои се поосет-ливи на нападот на цитостатските лекови. Некои варијации користат винка алкалоиди (винкристин и винбластин) изоли-рани од зимзелени растенија и подафилотоксин изолиран во 1970 од корен на диво јаболко. Во 1971 од пацифичка тиса бил изолиран таксол, кој во почетокот на 1990-тите бил усо-вршен за лекување на напредна фаза на канцер на дојката.

ТамоксифенТамоксифен, хемикалија синтетизирана во 1971, во 1977 бил воведен во лекувањето на канцер на дојката поради тоа што го забавува растењето на тумори осетливи на естроген. Високото ниво на естроген го забрзува растењето на ткивото на градата, така што овој вид хемотерапија ги блокира при-родните хормони што би го стимулирале развивањето на клетки на канцерот. Мегестрол е синтетски дериват на при-родниот стероиден хормон, прогестерон, кој функционира на сличен начин и се користи за лекување на повторен канцер на дојката.

Мамографска слика на канцер

на дојкаСо самопреглед

до рано откривање на тумор на дојка

III. ЗДРАВЈЕ И МЕДИЦИНА

III.9. Нови материјали во медицината

Вештачки органи и други медицински уреди Со помош на хемијата се добиени модерните вештачки органи (залистоци, зглобови и др.), контактни леќи и апаратчиња за слушање, како и биоматеријали добиени од специјализирана пластика и други high-tech материјали. Со модифицирање на молекулите, но и со создавање нови молекули, хемичарите и инженерите развиле нови материјали за медицината, кои се цврсти, флексибилни и трајни. Примери за вакви постигања се вештачкиот бубрег (1945), вештачки залистоци за срцето (1950-тите) и хируршкото вградување на перманентно вештачко срце (1982). Пластични контактни леќи се воведени во 1956, а меки бифокални контактни леќи биле подобрени во 1985.

Медицинска опремаСо помош на хемијата се добиваат речиси сите пластични и винилни медицински направи што се користат во денешните болници и клиники. Денешната медицинска опрема мора да биде доволно трајна за секојдневна употреба и за обезбедување чиста и стерилна работна средина. Многу рутински медицински процеси користат најсовремена дијагностичка опрема, стетоскопи, завои и други нови ткаенини, шприцеви, хируршки инструменти, ќесиња со крв и други пластични производи добиени со помош на хемијата. Дури и пелените содржат хигроскопни полимери што спречуваат да се иритира осетливата кожа на бебињата.

Средства за дезинфекција и белењеСо помош на хемијата се одржува хигиената во живеалиштата, се отстранува мувла и дамки. Во почетокот на 1900-тите хемичарите барале начини за ефикасно отстранување на бактериите, за перење алишта и за чистење на површините во домот. Во 1913 истражувачите формулирале евтино и едноставно за користење средство за белење. Денес белилото хипохлорит е дел од течните средства со кои ефикасно се врши дезинфекција и се елиминираат милијардите паразити и микроорганизми. И хлорот е силно оружје против вируси и бактерии во домот, болниците и други установи. Ignatius Semmelweis, унгарски гинеколог, во 1847 прв вовел миење на рацете со хлор во својата амбуланта.

Вештачко срце

Вештачки срцеви

залистоци