TECHNOLOGIJ Ų PASIEKIMAI MEDICINOJE IR SVEIKATOS APSAUGOJE - CHEMIJOS I NDĖLIS

1. III.1. Skausmo ir uždegimo gydymas Morfinas Naudojamas nuo 19 a. pradžios skausmui sumažinti. Morfinas buvo išskirtas ekstrahuojant iš opiumo žaliavos. Vengrųfarmacininkas Janos Kabay patobulino morfinogamybą apie 1920 m. ekstrahuojant jį ne tik iš nesubrendusių aguonų galvučių, bet ir iš sausų stiebelių. Morfino cheminė struktūra buvo nustatyta 1923 m.ir nemažai pastangų buvo įdėta siekiant susintezuotianalgetiką neturintį nepageidaujamų savybių – pripratimo ir kvėpavimo slopinimo. Nustačius kaip iš gamtinių šaltinių išskiriamas ekstraktas veikia žmogaus organizmą 1961 m. buvo sukurti morfino sintetiniai analogai nalorfinasir naloksonas, neturintys šalutinio poveikio. TECHNOLOGIJŲ PASIEKIMAI MEDICINOJE IR SVEIKATOS APSAUGOJE - CHEMIJOS INDĖLIS Janos Kabay antkapis Budapešte, Vengrija Aspirinas Salicilorūgštis gaminama nuo 1890 m. ir naudota kaip nebrangus ir efektyvuspriešuždegiminis vaistas gydant reumatinį artritą, tačiau šis vaistas gali sukelti pašalinį poveikį (pykinimą, skrandžiouždegimą). Acetilsalicilorūgštį (arba aspiriną) susintetino Bayer firmoje dirbęs vokiečių chemikas Felix Hoffmann 1897 m. Farmakologinius tyrimus atliko Heinrich Dreser. Gaminti vaistą pradėta 1899 m. ir pardavinėti metais vėliau. Aspirinas greitai tapo labai populiarus dėl mažesnio šalutinio poveikio nei salicilorūgštis. Aspirinas yra pirmasis pramoniniu būdu gaminamas vaistas, iki šiol gaminamas dideliais kiekiais. Aspirinas daugiausia buvo naudojamas galvos skausmui mažinti, tačiau praeito šimtmečio aštuntajame dešimtmetyje buvo nustatyta, kad jis mažina infarkto riziką. Acetilsalicilorūgštis Kortizonas Tiriant antiksčių liaukos žievę apie 1940 m. nustatyta, kad kai kurie natūraliai paplitę hormonai (dar vadinami steroidais) pasižymi priešuždegiminiu poveikiu. Kortizonas pirmiausia išskirtas iš gamtinių šaltinių 1936 m., vėliau jįsusintetinoamerikietis Lewis Hastings Sarett 1948 m. Jau kitais metais jis buvo pradėtas gaminti pramoniniu būdu reumatiniam artritui gydyti. Vėlesni klinikiniai tyrimai parodė, kad jis negydo artrito ir turi pašalinį poveikį, tačiau gali būti naudojamas astmai ir alergijaigydyti. Vėlesni steroidųtyrimai leido susintetinti dar geresnius priešuždegiminius vaistus prednizoną, prednizoloną, deksametazoną, kurių šalutinis poveikis mažesnis. Lewis Hastings Sarett Uždegimo sukeltos deformacijos

2. III. TECHNOLOGIJŲ PASIEKIMAI MEDICINOJE III.2. Psichoterapiniai vaistai Chlorpromazinas Chlorpromazinas (torazinas, hibernalis) pradėtas naudoti gydytišizofrenijai 1954 m., nors pirmiausia jis buvo sukurtas kaip antihistamininis antialergikas. Taip prasidėjo antipsichozinė terapija ir psichikos susirgimų gydymasmedikamentais. Jie pakeitėanksčiau naudotus metodus, tokius kaip elektrošokas, insulino šokas, priekinė lobotomija (chirurginis gydymasatskriantpriekinės smegenų žievėspusrutulius), ir prisidėjo sumažinant ligonių gydymą ligoninėse. Tolesni tyrimai leido nustatyti chlorpromazino farmakologinio veikimo mechanizmą ir sudarė prielaidas sukurti kitus vaistus psichiniams susirgimams gydyti - haloperidolįir olanzapiną. Vaizdai iš kino filmų: Skrydis virš gegutės lizdo(1975), kuriame vaizduojami pražūtingi psichinės ligos padariniai Tricikliniai antidepresantai Imipramino (melipramino), antipsichozinio vaisto klinikiniai tyrimai 1958 m. atskleidė jokaip antidepresantosavybes. Jo terapinis veikimas susijęs su poveikiu neuromediatoriams smegenyse. Daugelis vėliau sukurtų šios klasės vaistų subsequent vadinami tricikliniais antidepresantais. Jie tapo plačiai naudojami depresijai gydyti. Depresijos pradžia Benzodiazepinai Chlordiazepoksidas (eleniumas) 1959 m. pradėtas naudoti kaip raminamasis vaistas. Jis priklauso benzodiazepinams, kurie pakeitė barbituratus ir dar anksčiau naudotą ne benzodiazepinų grupės anksiolitikąmeprobamatą, atrastą 1950 m. Benzodiazepinai yra vieni iš geriausių vaistų, kurie yra ganėtinai saugūs bei naudojami taip pat kaip migdomieji, raumenų relaksantai bei epilepsijai gydyti. Neuromediatoriai smegenyse

3. III. TECHNOLOGIJŲ PASIEKIMAI MEDICINOJE III.3. Hormonai irhormonųreguliatoriai Insulinas Insulinas, baltyminis hormonas, kurį gamina kasa,kontroliuojacukraus (gliukozės) kiekį kraujyje. Insulino trūkumas sukelia 1 tipo diabetą,ligą, kuri iki 1920 m. buvo nepagydoma. Dujauni gydytojai kanadiečiai Frederick Banting ir Charles H. Best išskyrėir išgrynino ekstraktą iš jaučio kasos 1921 m., kurį galima buvo naudoti injekcijoms. Pirmasis pacientas buvo mirštantis 14 m. berniukas, kuris pagijo ir buvo išleistas iš ligoninės po kelių savaičių. Insuliną nuo 1922 m. gamino kompanija Eli Lilly iš jaučio kasos. Pirmasis insulinas iš žmogaus naudojant rekombinantinę DNR technologijąbuvo pagamintas 1982 m. Frederick Banting ir Charles H. Bestpaveikslas Testosteronas Testosteronaslemia vyriškų lytinių organų vystymąsi irantrinius lytinius požymius. Tai yra steroidinis hormonas, kurio struktūra panaši į cholesterolio. Testosteronas pirmiausia ir buvo susintezuotas iš cholesterolio 1935 m. gydyti hormonų trūkumo sukeltoms ligoms. Testosteronasdabar gaminamas cheminiais ir mikrobiologiniais būdais iš prieinamų gamtinių medžiagų. Progestinai, estrogenaiir oraliniaikontraceptikai Du moteriški hormonai buvo išskirti iš natūralių šaltinių - vaikingų kumelių šlapimo ir meksikietiško saldymedžio šaknų 1930-ais metais.Buvo nustatyta, kad progestinas (progesteronas, luteal hormone) kontroliuoja nėštumą, o estrogenai (folikulių hormonai) veikia menstruacinį ciklą. Sintetiniai šių hormonų analogai buvo sukurti 1950-ais metais ir ištirtas jų poveikis pastojimui ir nėštumui. Jų kontraceptinės savybėspanaudotos sukurti oraliniuskontraceptikus (nėštumokontrolės tabletes) moterims. Pirmasis kontraceptikas enovidas buvo naudojamas JAV nuo 1960 m., kuris buvo estrogenų and progestinų mišinys. III.4. Skrandžio ir žarnyno vaistai Opos terapija Škotųfarmakologas James Black ir jo kolegos firmoje Smith, Kline & French 1972 m. nustatė rūgšties išsiskyrimo skrandyje priežastis. Šio tipofarmakologiniai tyrimai dabar žinomi kaiptikslingas vaistų kūrimas. Jie 1976 m. sukūrė vaistą cimetidiną, kuris mažina skrandžio rūgščių išsiskyrimą ir nepasižymi pašaliniu poveikiu.Jį naudojant ženkliai sumažėjo chirurginis opų gydymas ir jis greitai tapo plačiausiai naudojamu vaistu.

4. III. TECHNOLOGIJŲ PASIEKIMAI MEDICINOJE III.5. Medicininiai tyrimai ir ligųdiagnostika Medicininės vaizdinimo technologijos Rentgeno aparatai ir MRT (magnetinio rezonansotomografai) iš esmės pakeitė medicininę diagnostiką ir šiuo metu yra nepamainomi medicinoje.Vokiečių fizikas Wilhelm Konrad Rentgenas atrado jo vardu vadinamus spindulius 1895 m. ir pirmiausia buvo gautas jo žmonos rankų kaulų vaizdas. Jau 1900 m. kiekvienoje didelėje ligoninėje buvo rentgeno aparatas. Branduolių magnetinis rezonansas (BMR) naudojamas cheminių struktūrų tyrimams nuo 1970-ų m.Magnetinio rezonansotomografai žmogaus tyrimams pradėti 1985 m. Cheminėskontrastinės medžiagosir specialios emulsijos padidino rentgeno spindulių ir kompiuterinės tomograijos diagnostines galimybes. Ponios Rentgen rankos vaizdas Medicininiai izotopai Medicininis vaizdinimas naudojant medicininius izotopus tirti vidaus organus prasidėjo po vengrų mokslininko, Nobelio premijos laureato (1943)Georg Hevesy atradimo. Hevesy 1935 m. nustatėfosforo metabolizmo mechanizmą naudodamas radioaktyvius nuklidus. Junginiai pažymimi radioaktyviais izotopais (pavyzdžiui, techneciu-99 ir taliu-201) ar radijo nepermatomais junginiais (bario ir jodo). Radioaktyvias žymes turintys junginiai gali būti stebimi organizme naudojant gama-spindulius registruojančiusaparatus ir galima gauti naudingus tiriamų organų vaizdus. Medicininių izotopų taikymas diagnostikojeapima vėžio nustatymą, kepenų ligų diagnozę, širdies streso tyrimą. Cheminių tyrimųvystymasis Medicininisgydymas pradedamasnustačius ligos sukėlėjus ar vaistų liekanas, kurie gali būti nustatyti kraujyje, šlapime, išmatose, seilėseir prakaite. Laboratoriniai tyrimai atliekami naudojant šiuolaikinius kompiuterizuotus analizės prietaisus ir įvairias chemines reakcijas. XIX a. pradžioje diagnozės rėmėsi klinikinių simptomų stebėjimu. Jei ligonis teigiamai reaguodavo į paskirtą gydymą, tai ir buvo nustatoma liga. Diagnostiniai tyrimai prasidėjo 1882 m., kai Paul Ehrlichasnustatė, jog tik esant vidurių šiltinės bacilai, kurią galima identifikuoti tam tikrais dažais, galima diagnozuotividurių šiltinę. Iki to diagnozė rėmėsi paciento odos spalva. Asmeninė stebėsena Nesudėtingus testų rinkinius galima naudoti namuose asmeninei sveikatos stebėsenai. Pavyzdžiui, diabetu sergantieji turėjo lankytis laboratorijojenustatyti, ar yra cukraus šlapime. Firma Miles Laboratories 1941 m.įdiegė pirmąjį patogų cukraus šlapime nustatymo testą namų sąlygomis. Tobulesnitestai buvo sukurti 1956 m. Pirmieji naudojantys baterijas portatyviniai gliukozės nustatymo kraujyje prietaisai buvo įdiegti 1960-ais metais ir tai žymiai pagerino sergančiu diabetu gyvenimo kokybę. Dešimtmečiu vėliaunamų sąlygomis naudojami diagnostiniai rinkiniai nustatyti ovuliacijai, nėštumuiir kt.

5. III. TECHNOLOGIJŲ PASIEKIMAI MEDICINOJE III.6. Priešinfekciniai vaistai Salvarsanas ir prontosilas Vokiečių bakteriologas Paul Ehrlich tyrė arseno junginių antibakterinessavybes ir atrado salvarsaną 1909 m., kuris naudojamas lytiniu keliu plintančiam sifiliui gydyti. Vėliau kiti mokslininkai ieškojo vaistų infekcinėms ligoms gydyti. Pirmasis sulfo vaistas prontosilas, kuris iki tol buvo naudojamas kaip dažas tekstilėje, buvo atrastas 1932 m.Chemikai ieškojo antibakteriniųvaistų, kurie galėtų gydyti mirtiną streptokokų infekciją, chroniškos pneumonijos sukėlėją. Šis atradimas buvo labai svarbus ir vokiečių biochemikui Gerhard Domagk 1939 m. buvo paskirta Nobeliomedicinos premija už šiuos tyrimus.Vėliau buvonustatyta, kad prontosilo veiklioji antibakteriniu veikimu pasižyminti medžiaga yra sulfanilamidas. Po to buvo sukurti kiti analogiški antibiotikai, tarp jų 1938 m. sulfapiridinas.Sulfo vaistaiženkliai sumažino mirtingumą nuo plaučių uždegimo ir išgelbėjo milijonus gyvybių.Jų svarba kiek sumažėjo tik atradus peniciliną. Streptokoko bakterija Gerhard Domagk Prontosilas Alexander Fleming Penicilinas Škotų bakteriologas Alexander Fleming1928 m. atrado medžiagą, išskyręs iš natūralių pelėsių (Penicillium notatum), kuri naikino bakterijas. Šios natūralios medžiagos pagrindu karo metu 1943 m. sukurtas vaistas penicilinas. Jis žymiai sumažino infekcijas ir amputacijas tarp sužeistų Britanijos ir Amerikoskarių II pasaulinio karo metu. Natūralus penicilinas buvo toks brangus, kad jis buvo pakartotinai naudojamas išskyrus jį iš gydytų ligonių šlapimo. Chemikaiieškojo sintezės metodų gauti vaisto veikliąją medžiagą. Penicilino cheminę struktūrąnustatė Britanijos mokslininkė Dorothy Crowfoot Hodgkin 1940-ais, tokiu būduatveriant kelią jo sintezei. Jau 1957 m. keletasfarmaciniųkompanijų pradėjo gaminti šį vaistą.Taip prasidėjo antibiotikų terapijos era. Penicillium notatum Zidovudinas (AZT) Zidovudinas (AZT) buvo patvirtintasŽmogaus imunodeficitoviruso (ŽIV) infekcijai gydyti 1987 m. Šis vaistas buvo susintetintas vėžio chemoterapijai 1964 m., tačiau nebuvo efektyvus. Jis nebuvo naudotas iki1986 m., kuomet amerikiečių mokslininkai nustatė jo aktyvumą prieš retrovirusus. AZT irsusiję nukleozidiniai vaistai inhibuoja virusųdauginimąsi, specifiškai veikiant viruso fermentus. Tačiau greitai išsivystė atsparumas ŽIV gydymui naudojamiems vaistams, pirmiausia tai pastebėta AZT atveju, todėl vienas vaistas negali būti naudojamas ŽIV infekcijai gydyti. Zidovudinokristalai Zidovudinas

6. III. TECHNOLOGIJŲ PASIEKIMAI MEDICINOJE III.7. Širdies ir kraujagyslių gydymas Širdies ritmo reguliavimas Vietinio anestetikoprokainosavybė reguliuotiširdies ritmą (taipvadinamas anti-aritminis aktyvumas) buvo nustatytas 1930 m. Toks medikamentinis gydymas yra sudėtingas, nes vaistai, kurie blokoja aritmiją gali ją ir sukeltitam tikromis sąlygomis. Prokainas buvo pirmasis vaistas naudotas gydyti šią ligą. Prokainas inhibuojaląstelių membranų baltymus - natrio kanalus. Vėliau be prokaino buvo sukurti kiti vaistai,tarp jų beta-blokatorių ir kalio ar kalcio kanalų antagonistai. Širdies nepakankamumo gydymas Rusmenės glikozidai, grupė junginių, kurie randami kai kuriuose augaluose, nuo seno buvo naudojami širdies nepakankamumui gydyti. Mokslininkai nustatė, kaip jie padidina širdies raumens susitraukimo jėgą. Digoksinasbuvo išekstrahuotasiš graikiškos rusmenės (Digitalis lanata) lapųir 1954 m. patvirtintas gydyti prieširdžių virpėjimą irstazinį širdies nepakankumą. Vėliau buvo atrasta, kad anti-hipertenziniai vaistai gali būti naudojami širdies nepakankumui gydyti. Kraujo trombų gydymas Heparinas yra natūralus produktas, išskiriamas iš gyvūnų kepenų, naudotas trombozei (kraujokrešėjimui) užkirsti perpilant kraują nuo 1935 m. Greitai šis vaistas tapoplačiausiai naudojamu antikoaguliantu (vadinamu kraujo skystintoju). Vaistas taip pat užkerta keIią krešuliams susidaryti atliekant širdies ir kraujagyslių chirurgiją. 1955 m. įdiegtas geriamasis antikoaguliantas varfarinas, kuris užkerta kelią insultui ir gydoinfarktą ir trombozę.Vėliau, 1970-aisiais buvo nustatyta, kad net jei krešuliai susidaro, jie gali būti gydomi trombolitikais. Ištirpinti kraujo krešulius sukurti vaistai panaudojant fermentų aktyvumą urokinazė (1977 m.), streptokinazė (1978 m.), ir genetinės inžinerijosmetodu sukurtas rekombinantinis plazminogeninis aktyvatorius tPA (1987 m.). Cholesteroio kiekio kraujyje reguliavimas Cholesterolio nusėdimas ant arterijų sienelių (arterijų sklerozė) yra pagrindinė koronarinių širdies ligų ir insultų priežastis. Lovastatinas, atrastas 1987 m.reguliuoja cholesterolio kiekį kraujyje (hipolipideminis aktyvumas) inhibuodamas fermentą paverčiantį mevalonatu, kuris yra ankstyvoji ir nulemianti cholesterolio biosintezė proceso greitį pakopa. Vėliau sukurti dar efektyvesni vaistai simvastatinas iratorvastatinas, kurie iš esmės pakeitėaukšto lygio lipidų kraujyje gydymą (hiperlipidemija). Arterjų sklerozės

7. III. TECHNO LOGIJŲ PASIEKIMAI MEDICINOJE III.8. Vėžio chemoterapija Vėžio chemoterapijos vystymasis Cheminių medžiagų panaudojimą vėžio gydymui (vėžio chemoterapija) pradėjo Louis S. Goodman ir Alfred Gilman1942 m., panaudoję garstyčių dujų azoto analogus. Po to buvo atrasti vaistai, kurie blokuoja foliorūgštį (taip vadinami antimetabolitai). Aminopterinas (1947 m.) buvonaudojamas prieš leukemiją, tačiau dėl priešingo efektobaltiesiems kraujo kūneliams jis greitai buvo pakeistas metotreksatu. 1950 m. George Hitchings ir Charles Heidelberger sukūrė antimetabolitinį merkaptopuriną prieš leukemiją ir fluorouracilą prieš virškinimo trakto ir krūties vėžį. Citotoksiniai vaistai Citotoksiniai vaistai (arba vaistai, kurie nuodingi ląstelėms) buvo išskirti iš augalų ir vėžio, chemoterapijoje pradėti naudoti 1963 m. Šie priešvėžiniai vaistai veikia tokiu principu, kadgreitai besidauginančios ląstelės, tokios kaip neoplastinės (ar vėžinės) yra labiau linkusios suirti veikiant citotoksiniams vaistams. Kiti vaistai yra vinka alkaloidai (vinkristinas irvinblastinas) išskirti išmirtos irpodafilotoksinasišskirtas iš Podophyllumpeltatum1970 m. Taksolis buvo išskirtas išRamiojo vandenyno kukmedžio 1971m. naudojamas krūties ir plaučių vėžiui gydyti nuo 1990 m. Tamoksifenas Tamoksifenas yra sintetinė molekulė gauta 1971 m. buvo pradėta naudoti krūties vėžio gydymui 1977 m.sumažinant nuo estrogenų priklausomų vėžio augimą. Aukštas estrogenųlygis skatina ląstelių dauginimąsikrūties audiniuose.Ši chemoterapija blokuoja natūralius hormonus, kurie gali stimuliuotivėžio ląstelių dauginimąsi. Megestrolisyra sintetinis natūraliaiesančio steroido hormono darinys, progesteronas, veikia panašiai ir yra naudojamas pasikartojančio krūties vėžio gydymui. Krūties vėžio mamografinisvaizdas Ypač svarbi ankstyva krūties vėžio diagnozė

8. III. TECHNOLOGIJŲ PASIEKIMAI MEDICINOJE III.9. Naujos sveikatos apsaugos medžiagos Dirbtinės galūnės ir mediciniai įrenginiai Šiuolaikinės dirbtinės galūnėsir organai, sąnarių pakaitai, kontaktinės linzės,klausos aparatai, bioaudiniai, pagaminti iš specialių plastikų ir kitų modernių medžiagų, sukurti chemijos dėka. Kuriant ir keičiant molekulių struktūrą chemikai ir inžinieriai naujas tvirtas, lanksčias ir ilgalaikes medžiagas ir įrenginius. Paminėtini dirbtiniai inkstai, sukurti 1945 m., dirbtiniai širdies vožtuvai 1950-ais ir 1982 m.chirurginiu būdu implantuota dirbtinė širdis. Plastikinėskontaktinės linzės pradėtos naudoti 1956 m., patobulintos minkštos bifokalinėskontaktinės linzės 1985 m. Dirbtiniai širdies vožtuvai Dirbtinė širdis Medicininiai įrenginai Ligoninėse ir klinikose naudojami plastikiniai ir medicininiai cheminiės medžiagos ir įrenginiai. Šiandieninė medicininė įranga turi tarnauti ilgą laiką, švari, sterili ir saugi aplinkai. Daugelyje medicininių procesųnaudojama chemikų sukurta diagnostinėįranga, stetoskopai, tvarsčiai ir kiti audiniai, švirkštai, chirurginiai instrumentai, kraujo maišeliaiir kitos plastikinės medžiagos. Paklotai taip pat gaminami iš higroskopinių polimerų, kurie apsaugo odą nuo uždegimų. Dezinfekcinės medžiagos ir balikliai Cheminės medžiagos naudojamos buityje, apsaugo nuo pelėsių ir puvėsių. Efektyvios cheminės priemonės sukurtos apie 1900 m.valyti drabužius ir kovoti su bakterijomis. Mokslininkai 1913 m. sukūrė buitinius baliklius, jie šiandien yraplačiai naudojami buityje dezinfekcijai ir kovai sumikrobais ir bakterijomis. Viena iš plačiai naudojamų medžiagų buityje ir ligoninėse yra chloraskovojant suligas sukeliančiais mikrobais ir bakterijomis. Vengrų gydytojas Ignatius Semmelweis pirmasis įvedė rankų plovimą chloruotu vandeniusavo skyriuje 1847 m.