Come racemato è una miscela di due sostanze chimiche che differiscono solo per la loro struttura tridimensionale. Questi si relazionano l'uno all'altro come l'immagine e l'immagine speculare e possono avere effetti farmacologici molto diversi sul corpo umano.
Cos'è un racemo?
Un racemate (anche una miscela racemica) descrive una miscela di due sostanze chimiche che sono presenti nella stessa proporzione tra loro. Differiscono nella loro struttura tridimensionale, che risulta dalla rispettiva disposizione degli atomi.
Se un atomo ha quattro legami con altri quattro diversi atomi o gruppi di atomi, questo atomo è chiamato chirale. Se un composto chimico ha almeno un atomo chirale, i quattro partner di legame possono adottare due diverse disposizioni attorno all'atomo chirale.
Ciò si traduce in due sostanze, i cosiddetti enantiomeri, che si relazionano tra loro nella loro struttura spaziale come immagine e immagine speculare o come guanto sinistro e destro: sebbene contengano esattamente gli stessi atomi o gruppi di atomi, non possono essere portati in congruenza e sono quindi separati l'uno dall'altro chiaramente distinguibile. Di solito sono indicati come enantiomeri (R) e (S).
Effetto farmacologico
Gli enantiomeri di una sostanza differiscono nelle loro proprietà fisiche solo in termini di attività ottica. Una sostanza è otticamente attiva quando cambia in modo misurabile una certa proprietà della luce quando la attraversa. Questo è uno dei modi per differenziare i rispettivi enantiomeri ed è un criterio essenziale per testare la purezza di una miscela potenzialmente racemica.
Gli enantiomeri spesso differiscono notevolmente nelle loro proprietà fisiologiche, il che significa che la loro differenziazione o la purezza di un racemato è di grande importanza in farmacia. Ogni farmaco ha un luogo d'azione nel corpo umano, un cosiddetto target, in cui viene riconosciuto dalle strutture del corpo stesso. Queste strutture sono per lo più esse stesse chirali e di solito riconoscono solo un certo enantiomero di una sostanza.
Pertanto, nella produzione di farmaci, è estremamente importante che nel prodotto sia incluso solo l'enantiomero efficace. In caso contrario, possono verificarsi gravi effetti collaterali, poiché l'enantiomero che forma uno specchio (spesso meno efficace), ad esempio, si lega a un punto completamente diverso del corpo e può innescare una reazione indesiderata.
È anche possibile che l'enantiomero sbagliato possa essere scomposto da un enzima nel corpo prima ancora che raggiunga il suo obiettivo. Oppure si lega a una proteina di trasporto e quindi raggiunge una posizione indesiderata nel corpo. Le possibilità di interazione sono estremamente diverse, motivo per cui gli effetti collaterali sono difficilmente prevedibili se nel prodotto è presente una miscela racemata o non enantiomericamente pura.
Un esempio meno serio ma pratico sono gli aromi. I recettori olfattivi del nostro naso hanno anche una chiralità e sono adattati per riconoscere determinate sostanze. Un enantiomero del prodotto naturale carvone odora di cumino, il corrispondente enantiomero che forma uno specchio, tuttavia, di menta.
Applicazione e uso medico
Molti dei composti organici utilizzati come ingredienti attivi nei farmaci hanno atomi chirali e quindi diversi enantiomeri. Pertanto, durante la sintesi di queste sostanze, è necessario prestare attenzione per ottenere un prodotto che sia il più possibile enantiomericamente puro.
La successiva separazione è tecnicamente molto complessa, motivo per cui in alcuni casi gli effetti collaterali sono tollerati e un racemato è approvato come farmaco. Poiché gli enantiomeri associati hanno spesso una potenza diversa, in questo caso il medicinale finale deve essere dosato più alto per ottenere la stessa efficacia di un farmaco enantiomericamente puro.
Ad esempio, la ketamina anestetica ha un enantiomero (S), che ha un migliore effetto analgesico e anestetico e meno effetti collaterali psicotropi rispetto al corrispondente enantiomero (R). Qui è vantaggioso per il paziente se viene utilizzata la sostanza medicinale (S) -enantiomericamente pura.
Un altro esempio è l'ibuprofene antidolorifico, che di solito è disponibile come racemo. Solo l'enantiomero (S) ha un effetto analgesico, tuttavia l'enantiomero (R) è tanto buono quanto inefficace. Tuttavia, una certa percentuale di questi ultimi viene convertita nella forma efficace (S) nel corpo da un enzima endogeno. Non è quindi necessaria una complessa sintesi o successiva separazione degli enantiomeri.
Rischi ed effetti collaterali
L'inefficacia di un enantiomero è un effetto collaterale relativamente innocuo dell'uso di una miscela racemica come farmaco. Un tragico esempio di effetti collaterali molto gravi è il sonnifero Contergan con il principio attivo talidomide. Contergan è stato pubblicizzato come un aiuto per dormire non letale negli anni '50 ed era popolare tra le donne incinte perché riduceva anche la nausea mattutina. Gli esperimenti sugli animali effettuati fino ad allora non hanno mostrato quasi alcun effetto collaterale. Dopo il lancio sul mercato, tuttavia, si sono verificate più malformazioni nei neonati e il farmaco è stato ritirato dal mercato tedesco dopo quattro anni.
Molti studi hanno poi esaminato la modalità di azione della talidomide e sono stati in grado di dimostrare che la molecola si lega a un fattore di crescita nel nascituro e quindi interferisce con lo sviluppo embrionale. Finora, questo effetto teratogeno non poteva essere attribuito in modo definitivo a nessuno dei due enantiomeri, soprattutto perché i due enantiomeri si convertono l'uno nell'altro nel corpo. Tuttavia, studi simili suggeriscono che l'enantiomero (S) della talidomide può avere effetti più dannosi.
Con la bupivacaina anestetica locale, c'è un rischio significativo di ingresso accidentale nel flusso sanguigno. L'enantiomero (R) innesca un calo più forte della frequenza cardiaca rispetto al corrispondente enantiomero (S). Tuttavia, entrambi mostrano un effetto anestetico comparabile. Se qui viene utilizzato un ingrediente attivo (S) -enantiomericamente puro, questi gravi effetti collaterali per il paziente possono essere ridotti.
