The  Day  Afte No. 431 -  Laboratorium  Komputerowego Wspomagania w Chemii

 Biuletyn cotygodniowy Laboratorium The Day After 431

Autor: Dr inż. Hieronim Piotr Janecki;      Stypendysta ZUS
Chemia Leków i Kosmetyków leki w środowisku....

Od 12.02.2018 jestem stypendystą ZUS..... i stwierdzam, że: ciężko się pływa nawet w rozcieńczonym kwasie siarkowym nie mówiąc o stężonym :-(  aczkolwiek anima....   Animos labor nutrit – Praca karmi umysły

Cyceron [[i]].

Jednakże  ważne - nie należy się przejadać!!!! amet - Non Overeat !!!!

[i] Marcus Tullius Cicero; 106–43 p.n.e.) – mówca, filozof i polityk rzymski,

 Opracowanie Chemia Leków i Kosmetyków poświęciłem

Moim najbliższym i „Szefowi”

------------------------

1.            Wstęp

W niniejszym opracowaniu zebrano materiały przeznaczone dla studentów do nauczania w ramach przedmiotu „Chemia kosmetyków” oraz „Chemia leków”. Książka jest przeznaczona dla studentów wybranych specjalności kierunków Technologia Chemiczna oraz Zarządzanie i Inżynieria Produkcji. Zebrane materiały przedstawiają zarówno zagadnienia teoretyczne jak praktyczne aspekty związane z chemią teoretyczną i chemią stosowaną na poziomie inżynierskim jak i magisterskim. Zarówno chemia kosmetyków jak i chemia leków są nierozłącznie związane z: chemią życia oraz z szeroko pojym ekosystemem. Podobnie jak zaawansowane laboratorium chemiczne z biologią, biochemią oraz kuchnią. Na ogół nikt nie sądzi, że kuchnia i laboratorium służą podobnym celom. Dlatego w celu poglądowego objaśnienia niektórych skomplikowanych zagadnień, zjawisk i nowych pojęć, odwołajmy się do przykładów wziętych z życia. Dobrym modelem doświadczenia chemicznego może być smażenie jaj, wytwarzanie majonezu, kompozycja domowego szamponu do włosów lub środka nawilżającego i konserwującego skórę sporządzonego na bazie żółtek jaj i oleju rycynowego [[i], [ii]] lub regenerującego włosy na bazie żółtka jaj, piwa i oleju rycynowego, czy żółtka jaj miodu i piwa. Materiał pochodzący z biologicznego źródła jest uwalniany ostrożnie z zewnętrznych osłon (skorupki), należy uważać przy tym, aby nie zniszczyć jego zorganizowanej struktury (przez rozerwanie żółtka). Żółtko - tą częściowo oczyszczoną substancję poddaje się następnie łagodnej obróbce chemicznej lub fizycznej. To, czy otrzymany produkt będzie nadawał się do użytku (śniadanie – regeneracja sił, regeneracja skóry lub włosów) zależy tylko od umiejętności wykonywania poszczególnych operacji, doświadczenia, bazy zgromadzonej wiedzy i umiejętnego jej wykorzystania. Podobnym spektakularnym przykładem może być maść recepturowa: cytuję „U Oli takie coś na brodzie wylazło jak miała 5 miesięcy, trochę pomagało smarowanie, ale całkiem zejść nie chciało. …Pediatra cały czas twierdziła, że to od śliny. Próbowałam wszystkich możliwych kremów i nic. I ostatecznie miesiąc temu wybrałam się do dermatologa. Najpierw sugerowała, że to alergia pokarmowa, ale dała się przekonać, że to raczej nie to (alergia pokarmowa przez 4 miesiące?) Dostałam receptę na robioną maść - deomycyna+gliceryna+maść cynkowa - i po tygodniu nie było śladu. Okazało się, że to było bakteryjne.” [[iii]]. W zależności od sposobu podejścia otrzymanie produktu finalnego, wybranego preparatu w kuchni, biochemii, preparatyce chemicznej, farmacji, recepturze aptecznej - uzależnione jest od zebranej i zastosowanej wiedzy teoretycznej oraz manualnych zdolności operatora. Chemią leków i kosmetyków zajmuje się lekka synteza organiczna. Lekka synteza organiczna obejmuje procesy prowadzone na niewielką, średnią lub niskotonażową skalę produkcyjną. Produkcję tą charakteryzuje szeroki asortyment a wyroby charakteryzują się głębokim stopniem przetworzenia surowców. W zakresie lekkiej syntezy organicznej otrzymuje się także barwniki syntetyczne, odczynniki chemiczne, farmaceutyki, środki zapachowe. W ocenie IMS [[iv]] dla rynku farmaceutycznego, „17 rynków wschodzących, stanowiących obecnie 16% rynku światowego, wartych łącznie 123 mld USD, doprowadzi do przetasowania sił na globalnym rynku farmaceutycznym. Za trzy lata wschodzące rynki farmaceutyczne odpowiadać będą już za niemal połowę wzrostu rynku globalnego. W 2009 roku wartość ta wyniosła 37%. Największy wzrost spodziewany jest w Chinach, w których sektor farmaceutyczny powiększył się aż o 27% w 2009 roku. Prognoza zakłada wzrost rynku o 40 mld USD do 2013 r., co oznacza, że kraj ten pozostawia inne gospodarki wschodzące daleko za sobą. Drugą grupę wzrostowych rynków stanowią Brazylia, Rosja i Indie. Rynek farmaceutyczny każdego z nich wzrośnie o 5-15 mld USD do 2013 roku. Trzecia grupa wschodzących liderów wzrostu rynku farmaceutycznego obejmuje 13 państw m.in. Polskę, Argentynę, Egipt, Pakistan, z których każde ma PKB poniżej 2 bilionów USD, za to ich rynki farmaceutyczne powiększą się do 2013 roku o 1-5 mld USD każdy. Polska jest jednym z liderów tej grupy. Zwracają uwagę korzystne warunki ekonomiczne i demograficzne (m.in. zdrowy wzrost produktu krajowego, starzejące i bogacące się społeczeństwo), ale też zwiększający się dostęp do innowacyjnych terapii i deklaracje dalszej poprawy tego stanu. Nie bez znaczenia jest też powszechny dostęp do służby zdrowia i pakiet świadczeń gwarantowanych" - napisano w raporcie. Konsumpcja leków rośnie i jak wynika z raportów (PMR Publications [[v]]) w 2006 roku farmaceutyczny rynek apteczny w Polsce osiągnął wartość 20,4 mld zł i w porównaniu z poprzednimi latami wzrósł od 3–8%. Według Daughtona statystyczny Polak kupuje 29 opakowań leków rocznie (Francuz–32, Niemiec–22, mieszkaniec USA– 20) [[vi]]. Rynek apteczny leków OTC (leki dostępne bez recepty lekarskiej) w 2006 roku wyniósł 5,7 mld (28% rynku aptecznego) z czego 26% stanowią leki przeciwbólowe. Wartość rynku leków sprzedawanych bez recepty w Polsce lokuje nas na piątym miejscu w Europie po Francji, Niemczech, Włoszech, Wielkiej Brytanii. Jeszcze wyżej jesteśmy w rankingach spożycia leków przeciwbólowych zajmując trzecie miejsce na świecie po Amerykanach i Francuzach. Konsumpcja farmaceutyków jest znacząca, szczególnie leków przeciwbólowych dostępnych bez recepty. Spożycie najbardziej popularnych leków sięga nawet kilkuset Megagramów. Roczne spożycie ibuprofenu w 2000r w Niemczech wyniosło 300Mg, w Anglii 162Mg, w Polsce 58Mg, Szwajcarii 25Mg (2004r) [[vii]]. W tym miejscu pojawia się kolejny problem środowiskowy, farmaceutyki po spożyciu są wydalane z organizmu w postaci macierzystej lub w postaci metabolitów [18]. Większość spożywanych farmaceutyków, zanim zostaną wydalone z organizmu, podlega przemianom w fazie I lub fazie II metabolizmu. Faza I zwykle obejmuje reakcje utleniania, redukcji i hydrolizy i produkty tych reakcji są często bardziej aktywne i toksyczne niż forma pierwotna leku. W fazie II metabolity I fazy ulegają syntezie z kwasem glukuronowym, siarczanami i aminokwasami co prowadzi na ogół do dezaktywacji leku. Reakcje zarówno fazy I i II mogą zmienić fizykochemiczne właściwości leku i losy metabolitów w środowisku mogą być zupełnie inne – metabolity mają właściwości polarne i wykazują większą rozpuszczalność w wodzie niż leki macierzyste. Według Sosnowskiej z analiz i prognoz rynku farmaceutycznego w Polsce wynika, że problem obecności pozostałości farmaceutyków w środowisku może się nasilać szczególnie za sprawą rosnącej produkcji i nadmiernego spożycia leków przeciwbólowych dostępnych bez recepty. Historia badań farmaceutyków w środowisku sięga lat siedemdziesiątych, kiedy to po raz pierwszy zarejestrowano obecność kwasu klofibrowego (syntetycznej auksyny i produktu przemiany leków obniżających poziom cholesterolu Rysunek 69) w ściekach oczyszczonych na poziomie 0,8–2 μg/l w USA [[viii]]. Ciekawostką świadczącą o istotnej roli biochemii w życiu i problemach zapewnienia trwałości ekosystemu przy zwiększonej konsumpcji było odkrycie estrogenu (patrz rozdział 23.3.1.1) w wodzie pitnej [[ix]] oraz w ściekach [[x]]. Analizy wód wykonane w USA wykazały, że wodzie pitnej znajdują się duże jego ilości. Jako główne jego źródło wskazywano hormonalne środki antykoncepcyjne, które w samych Stanach Zjednoczonych zażywa ponad 10 milionów kobiet. Gruntowna naliza wyników wykonanych badań wykazała, że znacząca większość estrogenu w wodzie jest pochodzenia zwierzęcego oraz roślinnego. Źródło estrogenu to soja [[xi]] oraz odchody zwierzęce, stosowane, jako nawóz. Aż 90 procent estrogenu zanieczyszczającego środowisko pochodzi z samych odchodów zwierząt hodowlanych. Zakładając, że tylko 1 procent z tego zostaje spłukany do wód powierzchniowych, stanowi to już 15 procent hormonu wykrywanego w wodzie. Z doniesień literaturowych wynika, że estrogeny są przyczyną wielu zaburzeń endokrynologicznych, ponieważ wykazują wysoką aktywność działania (ang endocrine-disrupting compounds EDC). Kiedy tego typu specyfiki trafiają do środowiska mogą spowodować zaburzenia rozrodcze samców dzikich zwierząt [[xii]]. Estrogen wydzielany przez zwierzęta hodowlane często trafia do wód powierzchniowych [[xiii]]. W okresie tarła i reprodukcji ryby są narażone na kontak z wodami z oczyszczalni zawierającymi zmienny poziom estrogenów, które mogą powodować zaburzenia w rozmnażaniu ryb [[xiv]].  Żywiołowy rozwój konsumpcji, coraz trudniejszy rynek pracy, konieczność bycia „dyspozycyjnym” rozkręcają jednak rynek farmaceutyczny. Tylko w roku 2010 branża farmaceutyczna zasiliła budżet państwa kwotą około 1 mld PLN w formie podatków i innych opłat (wg danych GUS), z czego 60% zapłaciły innowacyjne firmy farmaceutyczne [[xv]]. Rozwija się też rynek pracy związany z usługami medycznymi. Lista najbardziej popularnych zawodów w roku 2012 według National Employment Record [[xvi], [xvii]] opublikowana przez ekonomistów z University of Michigan [[xviii]] na 6 stym miejscu wymienia zawód asystenta medycznego szacując według analizy rynku pracy, że zapotrzebowanie na asystentów medycznych wzrośnie o 33,9 procent w okresie 2008 – 2018.

Materiał zebrany w niniejszej książce został opracowany i zebrany w ciągu wieloletniej kwerendy, rozważań nad sensem stosowania antybiotyków i kosmetyków. Materiał został zgromadzony także, jako efekt podejmowanych prób porównania sensu stosowania naturalnych i syntetycznych związków w dobrostanie zdrowia i ratowaniu zdrowia [[xix]]. Liczne źródła zostały dołączone w celu możliwości rozszerzenia studiów nad kolejnymi zagadnieniami. W wielu miejscach przynależności poszczególnych związków i indywiduów chemicznych przenikają się, ponieważ jak wielokrotnie zgodnie z hipotezą Paracelsusa dane indywiduum w zależności od dawki może być lekiem lub trucizną. Wiele kosmetyków stosowanych bez odpowiedniego przygotowania tylko „na wiarę” ilustrowaną w reklamach może być tylko jak placebo obojętne a nierzadko szkodliwe dla użytkownika. Po krótkim wprowadzeniu do zagadnień chemicznych i opisie działania wybranych uczonych w dobie burzliwego rozwoju chemii, opisano przykładowe pochodne związków organicznych, następnie elementy chemii leków oraz chemii kosmetyków. Z uwagi na biochemiczne aspekty metabolizmu, przemian i stosowania, opisano chemiczne środki ochrony roślin i zwierząt, insektycydy, herbicydy, fungicydy. Rozdział ten wprowadzono celowo, aby zapoznać czytelników z chemią środków stosowanych w ochronie roślin, będących podstawowymi składnikami naszego pożywienia oraz środkami konserwującymi i zabezpieczającymi żywność i kosmetyki. Spektakularnym przykładem może być dyskusja nad szkodliwością triklosanu i triklokarbanu [[xx]], którą rozpoczął artykuł opublikowany w Nature [[xxi]]. Uwagę na problem pozostałości środków o działaniu biobójczym w środowisku zwróciła kampania „DETOX” prowadzona przez World Wildlife Fundation (WWF) w 2005 roku. Badania krwi ochotników z różnych krajów europejskich doprowadziły do identyfikacj 107 potencjalnie niebezpiecznych substancji chemicznych. Celem przeprowadzonych badań było podkreślenie problemu wzrastającej chemizacji w codziennym życiu człowieka, ale przede wszystkim określenie toksyczności używanych powszechnie przez ludzi substancji chemicznych. W badaniach tych, we krwi 39 ochotników, którzy pochodzili z 12 krajów

triclosan

 Europy, wykryto triklosan patrz Rysunek 1.

Rysunek 1 Triklosan

 

Ochotników do badań dobrano w sposób pokoleniowy dzieci, matki, babcie. Najwyższe stężenia triklosanu oznaczono we krwi matek, najniższe u dzieci. Matki stanowiły najliczniejszą grupę osób, u których wykryto triklosan. Według autorów badań główną przyczyną najwyższego stężenia związku we krwi matek jest częstszy kontakt z tą substancją obecną w kosmetykach i środkach czystości. W tej grupie wiekowej zaobserwowano akumulację największej ilości triklosanu. Wyniki tłumaczono tym, że grupa ta była eksponowana na kontakt z triklosanem od początku wprowadzenia go do produkcji [[xxii]]. Dyskusja nad szkodliwością triklosanu wygasała powoli i już w roku 2008 pojawiały się nowe publikacje o triklosanie: Na podstawie wyników badań klinicznych krótkoterminowych i długoterminowych, w których oceniano wpływ triklosanu w formule z kopolimerem i fluorem na redukcję wskaźników płytki nazębnej i zapalenia dziąseł. Uwzględniono badania toksyczności i efektów ubocznych triklosanu. Przedstawione dane dostarczają dowodów na korzystny ochronny wpływ triklosanu w formule z kopolimerem PVM/MA i fluoremnatkanki jamy ustnej, dzięki jego właściwościom przeciwbakteryjnym i przeciwzapalnym [[xxiii]]. I w tym przypadku sprawdza się hipoteza Paracelsusa, że substancja nie może być nazwana, trucizną tylko ze względu na swoje cechy molekularne, ponieważ głównym parametrem zatrucia jest dawka trucizny.

 

 niniejszym dołączam bryk Chemia leków i kosmetyków   H.P. Janecki 



[i] Nutrient data for 01123, Egg, whole, raw, fresh, http://ndb.nal.usda.gov/ndb/ foods/show/111?fg=&man=&lfacet=&format=G465

&count=&max=25&offset=&sort=&qlookup=eggs,

[ii] http://pl.wikipedia.org/wiki/Olej_rycynowy,

[iii] http://www.babyboom.pl/.

[iv] IMS Institute for Healthcare Informatics - http://www.imshealth.com/portal/site/ims,

[v] http://www.pmrpublications.com/products/report/pharma,

[vi] Daughton C.G., 2001 – Origins and Fate of PPCPs in the Environment. U.S. EPA http://www.epa.gov//ppcp/pdf/drawing.pdf.

[vii] Dębska J., Kot-Wasik A., Namieśnik J.: “Fate and Analysis of Pharmaceutical Residues in theAquatic Environment”, Taylor & Francis 2004, s. 51–67,

[viii] Garrison A.W at all: “– Identification and Analysis of Organic Pollutants In Water”, Keith Ch (ed) Ann Arbor Science Publisher Inc, Ann Arbor, 1976 ,s. 517–566,

[ix] Caldwell a.d. at all: “An assessment of potential exposure and risk from estrogens in drinking water”, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20194073,

[x] Komori K., Tanaka H. at all: “Analysis and Occurrence of Estrogen in Wastewater  in Japan”, https://www.pwri.go.jp/eng/activity/pdf/reports/komori030913.pdf,

[xi] http://www.egbeck.de/soja1.htm,

[xii] Wang S, Huang W, Fang G, Zhang Y, Qiao H (2008). "Analysis of steroidal estrogen residues in food and environmental samples". International Journal of Environmental Analytical Chemistry 88 (1): 1–25,

[xiii] Wise A, O'Brien K, Woodruff T.: "Are Oral Contraceptives a Significant Contributor to the Estrogenicity of Drinking Water?". Environ Sci Technol,  2011, 45 (1): 51–60,

[xiv] Liney K.E. et all: “Assessing the Sensitivity of Different Life Stages for Sexual Disruption in Roach (Rutilus rutilus) Exposed to Effluents from Wastewater Treatment Works”, Environ. Health Perspect, 2005, 113 (10): 1299–307,

[xv] http://www.infarma.pl/uploads/media/PwC_Raport.pdf,

[xvi] http://www.adpemploymentreport.com/,

[xvii] http://www.adpemploymentreport.com/pdf/FINAL_Report_November_11.pdf,

[xviii] http://msn.careerbuilder.com/jobs/michigan/,

[xix] Janecki H. P.:  http://www.janecki.pr.radom.pl/hot.htm,

[xx] http://antoine.frostburg.edu/chem/senese/101/consumer/faq/triclosan.shtml,

[xxi] McMurray, L. M., Oethinger, M, Levy, S. B., "Triclosan targets lipid synthesis", Nature 394, 531-32 (1998),

[xxii] Detox campain, http://assets.panda.org/downloads/generationsx.pdf

[xxiii] Sadlak-Nowicka J.: „Triklosan – właściwości przeciwbakteryjne i przeciwzapalne oraz efekty kliniczne w redukcji płytki nazębnej i zapaleń dziąseł”, Czas. Stomatol., 2008, 61, 3, 190-202,