La estequiometria en la industria farmacéutica

INTRODUCCION:

Un concepto importante dentro de la química es el concepto de la estequiometria, esta funge como una parte fundamental en la producción de medicamentos ya que se utiliza para calcular las cantidades exactas de reactivos necesarios para obtener la cantidad deseada de algún medicamento/fármaco. Uno de los mejores ejemplos para aplicar la estequiometria es en el campo de la medicina, especialmente en el de la farmacéutica. Es por ello que en base a la orientación de el componente de la salud: químico-biólogo; se ha escogido este tema para realizar el análisis e investigación de la importancia de la estequiometria en la industria farmacéutica, mostrando interés por el desarrollo de las propiedades químicas en las reacciones y productos empleadas en el área farmacéutica.

La estequiometria fundamenta la formulación precisa del uso de medicamentos, garantizando las correctas dosificaciones y correcto control en la industria farmacéutica verificando también la composición, concentración y verificación de los productos finales a fin de que cumplan las normativas de la salud. Es importante evitar los errores en cálculos pues estos terminan en lamentables sobredosis o subdosis causando complicaciones a los tratamientos y disminuyendo la eficacia del componente activo. Por tanto, es importante reconocer el papel fundamental que tienen estos cálculos en la industria farmacéutica y estoy segura que comprenderlos será de mucha utilidad para seguir con los estudios en el área blanca o de investigación.

MARCO TEORICO

¿Qué es la estequiometria? Esta palabra tiene su origen en el griego y la conjugación de 3 componentes: “stoicheion” (serie ordenada), “metron” (medida), “ia” (cualidad). Es una rama de la química muy importante para la predicción de cantidades de sustancias que están involucradas en el proceso de reacción e interpretación de los resultados de las reacciones químicas. Las reacciones químicas consisten en procesos de  sustancias que se conocen como reactivos y sufren transformaciones para llegar a nuevas sustancias llamadas productos. A escala microscópica la reacción química es una modificación de enlaces entre átomos por el desplazamiento de los electrones: donde unos enlaces se rompen y otros se forman pero los átomos implicados se conservan; a esto se le llama la ley de conservación de la masa que implica dos leyes:

• Conservación de átomos en cada elemento químico
• La conservación de la carga total

Las relaciones estequiométricas entre las cantidades de reactivos y productos formados, depende directamente de estas leyes de conservación y están determinadas por una ecuación de reacción. Estas reacciones se pueden deducir a partir de la teoría atómica, y el primero en enunciar los principios de la estequiometria fue Jeremias Benjamin Richter (1762-1807).

 La estequiometria usa varias formulas que son fundamentales y muy necesarias para la conversión de unidades. Además de conceptos y formulas básicas que se enuncian a continuación:

• A2B: indica que una molécula de esta sustancia tiene 2 átomos de A y un átomo de B

Los coeficientes estequiométricos son esenciales para comprender como se combinan los reactivos y se forman los productos en la reacción química, así proporcionan una relación cuantitativa entre las sustancias. Los coeficientes estequiométricos garantizan que existan la misma cantidad de átomos de cada elemento de los reactivos y productos. En la reacción química:

• 2A + B2 → 2AB: Los números delante de la formula molecular son los coeficientes estequiométricos, los coeficientes son valores numéricos que aparecen antes de las formulas químicas de los reactivos y productos.

Muchas áreas de las ciencias se basan en la determinación precisa de los compuestos y en el calculo de las cantidades de reactivos y productos, algunos de estos cálculos son:

Formula molecular, Ej: H2O

Coeficiente estequiométrico: 2H2 + O2 → 2H2O

Porcentaje de rendimiento: 2H2 + O2 → 2H2O →  PR=   × 100% =   (en un caso ideal)[pic 1][pic 2]

la estequiometria en el campo de la química se basa en la ecuación equilibrada lo que garantiza una estabilidad de átomos en ambos lados de la ecuación. Comprender la estequiometria requiere de la comprensión de las reglas, abreviaturas, y composición de las formulas moleculares. Gracias a estas formulas se obtienen herramientas importantes para el calculo de la eficiencia en reacciones y los resultados de procesos químicos.

ESTEQUIOMETRIA EN LA INDUSTRIA FAMACEUTICA / FARMACOLOGIA:

Los mejores ejemplos para explicar el uso de la Estequiometria en las ciencias de la salud y en especial de la farmacología están en los tratamientos de diversas enfermedades y/o padecimientos como, por ejemplo: el tratamiento del cáncer; la quimioterapia. El cual surge siendo una investigación acerca del comportamiento de microorganismos aplicados a un campo eléctrico observando la inhibición de la reproducción celular cuando se aplicaban electrodos de específicamente ciertos compuestos metálicos y que la sustancia se generaba por una reacción electroquímica entre electrodos y el medio en el que se encontraba suspendida la bacteria. En la actualidad esta técnica se ha ido perfeccionando y a la par se han ido desarrollando distintos fármacos de la quimioterapia gracias a avances tecnológicos y experimentales que se tienen hoy en día. En el caso de la quimioterapia existen ya muchos medicamentos que llevan procesos estequiométricos presentes como:

1. La inhibición de replicación del ADN: consiste en que distintos fármacos interfieren con la replicación del ADN en células cancerosas, incorporando fármacos en las cadenas de ADN que se encuentran en crecimiento, causando un daño y previniendo la síntesis continua de las células y su capacidad de dividirse y multiplicarse.
2. La inhibición de la síntesis de ARN y proteínas: algunos fármacos de quimioterapia pueden interferir con la síntesis del ARN y proteínas en las células cancerosas. Esto detiene la producción de proteínas esenciales para el funcionamiento celular e inhibir el crecimiento y división celular.
3. Introducción de apoptosis: algunos fármacos de la quimioterapia pueden inhibir o activar la apoptosis en las células cancerosas provocando y forzando su muerte (apoptosis: mecanismo de destrucción celular que permite al cuerpo controlar el desarrollo y crecimiento de las células para descartar anomalías o defectos peligrosos).
4. Inhibición de angiogénesis: algunos fármacos de quimioterapia pueden inhibir la formación de vasos sanguíneos en los tumores, quitándoles los nutrientes y el oxigeno para frenar su crecimiento.
5. Interferencia con señalización celular: algunos fármacos de quimioterapia pueden interferir con las vías de señalización celular que son esenciales para el crecimiento y la supervivencia celular, esto ayuda a disminuir el crecimiento de las células cancerosas y su propagación.
6. Diseño y síntesis de fármacos: los medicamentos de la quimioterapia están diseñados para interferir específicamente en las células cancerosas. La relación estequiométrica entre los componentes de un fármaco y sus objetivos moleculares (proteínas, enzimas, o receptores) es esencial para lograr la actividad terapéutica deseada y minimizar los efectos secundarios no deseados.
7. Eficacia terapéutica: la estequiometria es importante también para asegurar que la cantidad de medicamento suministrado que está presente en el cuerpo alcance una eficacia terapéutica optima. La dosis administrada debe ser calculada con precisión en función de la relación entre la concentración del medicamento y del organismo. una relación estequiométrica incorrecta podría resultar ineficaz para el tratamiento o en la generación de resistencia a los fármacos (es por ello que es tan importante tomar el medicamento/antibiótico a las horas recomendadas, de lo contrario surgen estas situaciones adversas, todo gracias al factor estequiométrico presente en el medicamento y en nuestro organismo).
8. Interacciones farmacológicas: la estequiometria también influye en las interacciones de fármacos entre otras sustancias en el cuerpo como proteínas transportadoras y algunas enzimas. la comprensión de estas proporciones estequiométricas entre fármaco-molécula es crucial para prever posibles interacciones farmacológicas entre tratamientos y evitar efectos adversos como la disminución de la eficacia.

Algunos medicamentos en especifico del tratamiento de quimioterapia pueden agruparse con la forma en que funcionan y su estructura química, además de sus interacciones que tienen con otros medicamentos, esto es de gran ayuda para saber con qué otros fármacos se pueden combinar para que resulten en un tratamiento más eficaz (para ello: la estequiometria):

1. Agentes alquilantes: que impiden la reproducción de células y dañan su ADN. Estos medicamentos ejercen su funcionen todas las fases del ciclo celular y se usan para distintos tipos de cáncer como la leucemia, linfoma, mieloma múltiple y sarcoma.
2. Nitrosureas: son un grupo de agentes alquilantes que tienen la función de llegar al cerebro gracias a que pueden cruzar la barrera hematoencefálica la cual envuelve a los vasos sanguíneos y la medula espinal, e impide el paso de otras moléculas mas grandes, este medicamento se usa principalmente en los tumores cerebrales.
3. Inhibidores de topoisomerasa: separan las hebras de ADN e intervienen en enzimas del mismo nombre, se usan para tratar leucemias así como canceres de pulmón, ovario, colorrectales y pancreáticos.

CONCLUSION:

La estequiometria en el contexto de los fármacos y en específico de la quimioterapia es totalmente indispensable, abarca todos los aspectos de su desarrollo, administración y eficacia terapéutica. La estequiometria actúa como un cimiento solido sobre el cual se construyen los tratamientos oncológicos, que permiten la comprensión precisa de la relación entre los componentes químicos y biológicos involucrados en el proceso del cuerpo y su proceso en el tratamiento.

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