Farmakologie
2.1.1 Fyzikálně-chemické vlastnosti léčiva
Chemická konfigurace
Podle prostorového uspořádání atomů v molekule rozlišujeme cis-trans izomery a optické izomery - enantioméry. Opticky aktivní izomery (stejný sumární vzorec, ale jiná struktura) stáčejí rovinu polarizovaného světla o stejný úhel vpravo nebo vlevo. Biologické účinky vyvolávají převážně levotočivé enantioméry. Směs pravotočivých a levotočivých látek v poměru 1:1 se označuje jako racemát (účinná je tedy pouze polovina podané dávky).
Molekulová hmotnost
Relativní molekulová hmotnost se u většiny léčiv pohybuje v relativně úzkém rozmezí 100–1000 (výjimečně může být i výrazně větší – např. trombolytické enzymy). Obecně platí, že látky s nižší molekulovou hmotností snadněji prostupují přes póry v biomembránách, větší (těžší) molekuly pronikají podstatně hůře.
Polarita molekul
Stupeň polarity molekuly je určen chemickou vazbou mezi jednotlivými atomy. Rozlišujeme tři základní typy vazeb a to: kovalentní nepolární, kovalentní polární a iontovou. Molekuly s kovalentními nepolárními vazbami jsou nepolární sloučeniny, které jsou rozpustné v nepolárních rozpouštědlech a jsou tedy lipofilní a hydrofobní. Sloučeniny s vazbou polární a iontovou jsou rozpustné v polárních rozpouštědlech (např. vodě), jsou tedy hydrofilní a lipofóbní.
Rozpustnost
Podle rozpustnosti látky rozdělujeme na:
a) hydrofilní – rozpustné ve vodě,
b) lipofilní – rozpustné v tucích,
c) amfifilní – s hydrofilní i lipofilní částí molekuly.
Poměr rozpustnosti ve vodě a v tucích vyjadřuje rozdělovací koeficient. Udává se pro každou látku a jeho hodnota vyjadřuje, zda se jedná o látku hydrofilní nebo lipofilní. Silně lipofilní látky jsou schopné projít cytoplazmatickou membránou a ukládají se v tucích, hydrofilní látky zůstanou ve vodní fázi (plazmě, extracelulárním prostoru).
Rozpustnost ve vodě
Absorpce léčiva z trávicího traktu je podmíněna jeho rozpuštěním ve vodném prostředí trávicích šťáv, nerozpustná léčiva se vstřebávají pomalu a neochotně.
Voda je polární rozpouštědlo, chová se jako slabá kyselina (uvolňuje H+) nebo jako slabá zásada (přijímá H+), jedná se tedy o amfolyt.
Rozpustnost v tucích
Pro rychlou distribuci léčiva k cílovým orgánům a tkáním je nejdůležitější jeho dobrá rozpustnost v tucích, která umožňuje jeho prostup přes lipidovou dvojvrstvu biologické membrány volnou difúzí. Číselně je vyjádřená rozdělovacím koeficientem, který se experimentálně stanovuje v systému voda (pufr):oktanol.
Acidobazické vlastnosti
Farmaka jsou převážně buď slabé kyseliny, nebo slabé zásady. Mají charakter elektrolytů, k ionizaci chemických skupin a následné disociaci iontů dochází v závislosti na pH okolního prostředí. Ionizovaná forma léčiva je hydrofilní, neionizovaná je naopak lipofilní. Stupeň disociace léčiva tedy rozhoduje o jeho možnosti prostupovat lipidovou dvojvrstvou membrán volnou difúzí. Čím větší část z celkového množství léčiva se nachází v neionizované (nedisociované formě), tím je větší rozpustnost léčiva v tucích a tím je i rychlejší jeho prostup biomembránou volnou difúzí.
Léčiva s charakterem slabé kyseliny často obsahují karboxylovou skupinu, bazické látky mívají nejčastěji aminoskupinu. Stupeň ionizace (poměr ionizované a neionizované frakce) podle Henderson-Hasselbachovy rovnice záleží na pKa molekuly a pH prostředí.
Léčivo je ionizované (hydrofilní) v alkalickém prostředí.
Léčivo je ionizované (hydrofilní) v kyselém prostředí.