Download - Pn1 Clase 1 Unfv 2014
-
1
PRODUCTOS NATURALES I
UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL
FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMTICAS
ESCUELA PROFESIONAL DE QUMICA
-
INTERS DE LOS COMPUESTOS
NATURALES
Funcin biolgica propia para el ser que los produce.
Uso directo como agentes teraputicos.
Modelo para la preparacin de sustancias bioactivas.
Materia prima para la preparacin de sustancias de inters
farmacolgico o industrial de diversa ndole
-
3
FUNCIN BIOLGICA PROPIA PARA EL SER
QUE LOS PRODUCE
-
MORFINA
Alcaloide fenantrnico,
analgsico
Papaver somniferum
VINCRISTINA
Alcaloide bis-indlico
antileucmico
Catharantus roseus
-
QUERCETINA
flavonoide, astringente
Rhododendrum cinnabar
QUININA
alcaloide quinolnico
Cinchona officinalis
-
12
-
13
MATERIA PRIMA EN LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS
-
Qu plantas se usan en la industria de alimentos?
Saborizantes y aromatizantes, obtenidos como aceites esenciales, entre ellos aceite de palo de rosa, de ajo, de jengibre, hierba luisa, ans, lima, menta,
palillo.
Edulcorantes, los que son no calricos y no cariognicos como los estevisidos
de Stevia rebaundiana y la hernandulena de la Lippia dulcis Trev., usada por
los aztecas como hierba dulce
Colorantes naturales, como la curcumina del palillo, la bixina del achiote,
xantfila del marigold, antocianina del maz morado, betaninas de la beterraga
y del ayrampo.
Antioxidantes, como los alfa - tocoferoles y los steres del cido glico, galato
de propilo, de laurilo, de octilo, etc. los cuales son sintetizados a partir del
cido glico, obtenido por hidrlisis de los taninos de la tara.
-
Hojas de la Stevia rebaudiana.
Inflorescencia de la Stevia.
-
Qu plantas se usan en la industria cosmtica?
Como Fragancias, aquellas que contienen aceites esenciales.
Como Pigmentos, carotenoides, quinonas, antocianos.
Para el tratamiento de la piel, preparaciones para el cabello y otros cosmticos, la manzanilla,
sbila, melisa, romero.
Por sus propiedades emulsificantes y humectantes
Por sus propiedades estabilizantes y surfactantes, como absorbentes de la luz UV.
-
Otros usos de las plantas?
Como defensa del ataque de insectos : atrayentes de
insectos, repelentes, inhibidores del crecimiento,
txicos, esterilizantes y antifeeding. El (E)-5-ocimeno, en las hojas y flores del marigold,
que es repelente a la larva de mosquitos de Aedes
aegpyti L.
La rotenona, de la raz de barbasco, efectiva contra
un gran nmero de insectos masticadores
El limoneno, de los ctricos, es un efectivo
insecticida contra el Calloso bruchus, etc.
-
Rotenona Derris elliptica y Lonchocarpus utilis,
Fam. Leguminosae)
Piretrina
Chrysantemum cinaerifolium, Fam
Compositae
Nicotiana tabacum
Fam. Solanaceae
Rianodina
Riania speciosa (Fam.
Flacourtiaceae)
-
19
ESTUDIOS FITOQUMICOS
IDENTIFICACIN DE DOS COMPONENTES
AISLADOS DE NOTHOLAENA NIVEA. NIVEA
CUTI CUTI
-
23
-
24
-
25
-
26
-
27
-
28
-
29
-
A qu se denomina Producto Natural?
Se denomina como
PRODUCTO NATURAL, a
todo aquel producto farmacutico, cosmtico o
alimentario cuyo principio o principios activos
tengan un origen natural.
-
32
Produccin mundial de drogas vegetales
Produccin para fines
farmacuticos
Industria alimentaria
(ej. caf o t)
Industria perfumero-cosmtica
Produccin clandestina
(adormidera, camo o coca)
-
35
Metabolitos Secundarios Metabolitos Primarios
Rol en el
organismo: artculos de lujo indispensables
compuestos del qumico compuestos del bioqumico
Usos: farmaceticos, fragancias, sabores, alimentos, aditivos alimentarios,
colorantes , pesticidas aceites vegetales, cidos grasos,
azcares, pectinas, almidones,
celulosa
Concentracin
y costo: baja/alto alta/bajo
costo promedio: mayor que 500 dlares /kg costo promedio: 2 a 4 dlares / kg
Ejemplos:
aceite de rosas 2 000 a 3 000 dlares /kg
codena y morfina 650 a 1 250 dlares/kg
alcaloides del Catharantus 5 000 dlares / gramo
steres del forbol 2 000 dlares / gramo
-
36
CONCEPTO DE
NUEVA DROGA
Nueva molcula
Asociacin de drogas conocidas
Diferente posologa
Va de administracin no usada
Forma farmacutica nueva
Inesperada nueva indicacin
-
37
INVESTIGACIN PRE CLNICA
FARMACOGNSTICA/QUMICA/
BIOLGICA
FARMACOLGICA
FARMACUTICA
INVESTIGACIN CLNICA
PROCESO DE DESARROLLO DE
NUEVOS MEDICAMENTOS
-
38
-
Bsqueda de Nuevos
Fitofrmacos
Estudios Botnicos y
Farmacognsticos
Estudios agronmicos
Estudios Fitoqumicos
Estudios Farmacolgicos
Estudios Farmacotcnicos
Estudios Clnicos
-
ESTUDIOS BOTNICOS Y FARMACOGNSTICOS
Investigaciones botnicas preliminares (nombre
cientfico y determinacin de la droga vegetal
Herbarios de referencia en laboratorios de control
Sin falsificaciones o adulteraciones (proveedores
registrados)
Manejo de las BPA
Investigaciones etnofarmacolgicas
Coleccin, preparacin y distribucin del material
Estandarizacin del material utilizado
-
41
-
ESTUDIOS AGRONMICOS Cultivo racional o manejo sustentable de las especies
Seleccin y mejoramiento
ESTUDIOS FITOQUMICOS
Anlisis qumico cuali y cuantitativo Extraccin y Fraccionamiento
Purificacin o aislamiento e identificacin de los principios activos
Quimiomodulacin de bioactividad: mejora de los lderes naturales
mediante manipulacin qumica
Quimioinduccin de bioactividad: generacin de nuevos tipos de
actividades
-
ESTUDIOS FARMACOLGICOS
Determinacin de toxicidad aguda, subaguda y crnica, mutagenicidad y teratogenicidad
Verificacin de la accin biolgica mediante bioensayos in vitro o in vivo, de la materia prima,
extracto o producto terminado, (actividad
antibacteriana, antifngica, inmunomoduladora,
etc.)
Perfil farmacolgico Farmacologa molecular
-
ESTUDIOS FARMACOTCNICOS
Desarrollo y estandarizacin de preparaciones
fitofarmacuticas
Establecimiento de especificaciones
Formulaciones farmacuticas
ESTUDIOS CLNICOS
Preparacin de protocolo experimental
Ensayos de doble riesgo
Seleccin de frmulas de fitofrmacos
-
Criterios de seleccin de la fuente de investigacin
Cultivo
Cosecha o Recoleccin
Lavado y Desinfectado
Secado
Almacenamiento
Empaque y transporte
Extraccin y/o Fraccionamiento
Separacin, aislamiento o Purificacin
Determinacin estructural
Anlisis Farmacolgicos
Estudios QSAR
INVESTIGACIN EN PRODUCTOS NATURALES
-
Criterio quimiotaxonmico
Criterio etnofarmacolgico
Criterio etnobotnico
Criterio etnomedicinal
Criterio segn el resultado de los Bioensayos
Criterio ecolgico
CRITERIOS DE SELECCIN DE LA FUENTE
-
47
Criterio Etnobotnico y
etnofarmacolgico
Amanta muscaria, un hongo de
propiedades alucingenas
conocidas
-
48
Criterio etnomedicinal
-
49
FLORA ESPONTNEA FLORA CULTIVADA
CULTIVO DE PLANTAS MEDICINALES
-
50 50
Flora espontnea:
Poblaciones naturales de alta densidad.
Cultivos son difciles y antieconmicos.
Mano de obra barata.
Demanda baja.
Se suelen recolectar los brotes tiernos, hojas y sumidades
floridas con objeto de evitar la extincin de la especie en la
zona recolectada
-
51 51
Flora cultivada:
la produccin de especies vegetales con un alto rendimiento en p.a. y
un alto grado de homogeneidad (Vegetales en igual estadio de
desarrollo).
Materia prima abundante y de alta calidad.
Control de las variables que pueden afectar la produccin (seleccin de
climas apropiados, aporte de nutrientes al suelo, control de plagas)
mejorando el rendimiento en p.a.
Materia prima de fcil recoleccin, secado y en algunos casos, el
procedimiento de extraccin, ya que puede realizarse en las
proximidades del cultivo.
Actualmente es la principal fuente de obtencin de drogas, tanto de
plantas autctonas como de plantas aclimatadas o exticas.
-
52
Inconvenientes de los cultivos
La fragilidad de las plantas cultivadas y su vulnerabilidad, en ocasiones,
al ataque por parsitos, as como de la necesidad de contar con
periodos de descanso del suelo.
Antes de cultivar, se debe:
Conocer los factores climticos y atmosfricos, edficos y topogrficos relacionados con la ecologa de la zona elegida que pueden afectar la produccin.
Proceder a la seleccin y mejora del material vegetal a cultivar.
Estudiar detenidamente los mtodos ptimos para su multiplicacin.
Determinar los procedimientos de mecanizacin de los cultivos que facilitarn el proceso de la recoleccin.
-
53 53
Factores climticos y atmosfricos El clima afecta al crecimiento y desarrollo de las plantas, e incide
notablemente en la biosntesis de sus p.a.
Se ha observado cmo las mismas plantas, cuando son cultivadas en zonas
de diferente climatologa, presentan distinta composicin, tanto en
calidad como en cantidad.
Hoy da es posible estudiar la
influencia que tienen las
diversas variables climticas
sobre la composicin de las
plantas medicinales, ya que
pueden utilizarse cmaras
de cultivo altamente
especializadas (fitotrones).
Ejemplo: La semilla de Stevia rebaudiana requiere para su
germinacin 20C, su cultivo requiere ms de 10C, el corte
se realiza despus de la evaporacin del roco
-
54
Variables climticas que afectan el
rendimiento en p.a. de las plantas
medicinales son:
54
Humedad
El grado de hidratacin del suelo y de la atmsfera inciden directamente en el buen desarrollo de las plantas.
El exceso y el defecto de agua en el suelo pueden ser factores limitantes para el crecimiento y el metabolismo de determinadas plantas medicinales.
Esta variable se relaciona con el rgimen de lluvias de una
determinada zona.
Ejemplo: La Stevia requiere suelos de alta capacidad de retencin de humedad,
No resiste la sequa.
-
55 55
Radiacin solar
Cantidad (n horas de exposicin a la luz) y calidad (intensidad y tipo de radiacin).
Influye notablemente en la biosntesis de p.a. de las plantas medicinales.
Se ha comprobado que la Mentha piperita en das con un mayor nmero de horas de insolacin, biosintetiza de preferencia mentona y mentol, en cambio en das cortos produce un mayor porcentaje de mentofurano.
La luz UV induce un incremento en la biosntesis de polifenoles como mecanismo de defensa.
55
Rgimen de vientos Esta variable se debe contemplar desde su accin directa o efecto
mecnico que ejerce sobre la vegetacin (proteccin de los cultivos),
como desde su accin indirecta al modificar otros factores del clima
(temperatura).
-
56 56
Caractersticas fsicas:
El suelo est formado por partculas de tamaos diferentes (textura) y por la asociacin de estas partculas elementales en agregados (estructura).
Textura + estructura + composicin qumica del suelo, > porosidad, grado de aireacin, capacidad de retencin de agua y T.
Caractersticas qumicas:
Afectan la composicin qumica de las plantas medicinales.
pH (plantas acidfilas y plantas que crecen en suelos alcalinos).
Tambin es importante la riqueza en materia orgnica y mineral.
Abonos ricos en N > aumento de la masa vegetal como de algunos metabolitos secundarios.
Ejemplo: La Uncaria tomentosa requiere de suelo arcilloso, fsforo, materia orgnica,
nitrgeno total, saturacin de aluminio, potasio, magnesio y pH ligeramente cido (5,2)
Factores Edficos
-
57 57
Factores topogrficos
El relieve.
A > altitud < T (0,55 C por cada 100 m de altura.
Por lo tanto existen distintos pisos de vegetacin en las laderas de montaa.
Tambin se relaciona con la cantidad de radiacin solar incidente.
Ephedra sp produce cantidades de efedrina cuando est en alta montaa.
-
58
Manual Mecanizada
COSECHA O RECOLECCIN
El tiempo de cosecha depende del perodo donde el vegetal tiene un
contenido de principios activos que coincide con lo que est codificado en
las Farmacopeas.
-
59 59
Grado de insolacin
(hora del da)
Pluviosidad
Desarrollo estacional
Madurez de la planta
Personal cualificado
Caractersticas del
rgano
Recoleccin (% p.a. depende de:)
-
60 60
Recoleccin
Sumidades, tallos y hojas:
cuando comienza la floracin y estn
completamente desarrolladas.
Flores: se cortan antes de abrirse por
completo; a veces se cortan los botones
florales y en otras slo parte de la flor.
Frutos: se recolectan al iniciarse la
madurez o completamente maduros.
-
61
Semillas: cuando estn completamente
maduras; si se obtienen de frutos
mucilaginosos deben lavarse.
Cortezas: en primavera u otoo, con
tiempo hmedo.
rganos subterrneos (races, bulbos,
rizomas, tubrculos): en periodo vegetativo;
deben lavarse para retirar restos de tierra.
-
62 62
Gomas, resinas y ltex: se
obtienen por incisin en los
vegetales, recolectar siempre
con tiempo seco.
Plantas con esencias:
recolectar en la maana,
cuando recin sale el sol.
-
63
-
64
-
PREPARACIN DE MUESTRA:
LAVADO Y DESINFECTADO Seleccionar el material cosechado desechando las partes decoloradas, manchadas, enfermas o deterioradas por
insectos
Lavar y escurrir 2 a 4 veces hasta que el agua de deshecho se vea relativamente limpia (se elimina arena, tierra, partculas de
hierro o materia orgnica que acompaa a la droga vegetal
como impurezas).
Desinfectar con hipoclorito de sodio 10 20 ppm, por inmersin durante 10 minutos.
Escurrir y orear al sol durante 2 a 3 horas,
-
66
-
67
-
SECADO
Secado en estufa y circulacin de aire
(lmite de temperatura y evala la composicin qumica)
Se realiza en estufa con aire circulante, tiene termmetro incorporado y
un extractor del aire hmedo.
La droga vegetal se coloca en anaqueles metlicos con espacios de al
menos 15 cm entre una y otra bandeja.
El tiempo de secado vara entre 1 a 2 horas.
La temperatura no debe pasar los 37C, depende de la naturaleza de la
especie vegetal.
REGLA GENERAL DE SECADO
Hojas, sumidades y flores entre 20 y 40C
Races y cortezas entre 30 y 65C
Flores y materiales con aceites esenciales
voltiles a temperatura no mayor a 30C.
-
69
-
Liofilizacin
Es un proceso de secado mediante el que se congela la muestra y luego se somete a
una sublimacin al vaco, se ha desarrollado con el fin de reducir las prdidas de los
compuestos responsables del sabor y el aroma en los alimentos, los cuales se afectan
en gran medida durante los procesos convencionales de secado.
ETAPAS DE LA LIOFILIZACION
Congelacin inicial: es una operacin previa y obligatoria. El tiempo de duracin
depende de varios factores como la cantidad, concentracin y naturaleza propia del
producto .
Sublimacin o desecacin primaria: es la etapa en la que la mayor parte del agua libre
pasa a vapor. Los parmetros temperatura, presin y tiempo pueden ser
modificados independientemente pero estn ntimamente relacionados, no es
posible modificar, sin que se afecten los otros, por lo que en todo momento deben
ser considerados conjuntamente y analizados sus efectos.
Desorcin o desecacin secundaria: Su misin es eliminar las ultimas trazas de vapor
de agua, evaporando el agua no congelada ligada al producto. Se lleva a cabo a una
temperatura inferior a la de desnaturalizacin del producto y se logra una humedad
final hasta valores inferiores al 1 %.
-
72
-
73
-
74
-
75
-
76
-
PLANT MATERIAL
(dry and grounded)
METHANOL EXTRACT
IN VITRO BIOLOGICAL
ACTIVITY
partition with
solvents
UNPOLAR - MEDIUM POLAR - POLAR
EXTRACTS
fractionation by
chromatographic
methods
FRACTIONS 1 TO 12 (approximately)
SUBFRACTIONS
fractionation of bioactive
fractions
further
purification
ACTIVE METABOLITES
structural elucidation
STRUCTURE
BIOASSAY GUIDED FRACTIONATION
-
VARIACIN EN EL PERFIL QUMICO DE UN
MISMO ORGANISMO
Las causas de variacin en la composicin qumica de extractos de
organismos vivos son variadas por lo que:
Debe recolectarse siempre la misma parte del organismo
Recolectar en la misma poca del ao y en el mismo lugar
En recolecciones peridicas de importancia industrial se debe controlar
analticamente la composicin qumica , mediante CG o HPLC para
establecer el perfil qumico de la muestra.
-
DERREPLICACIN
Consiste en evitar duplicidades en el estudio de extractos, en el
sentido de su composicin qumica.
En los tamizajes fitoqumicos sistemticos de una gran nmero de
especies, los mismos compuestos o compuestos conocidos pueden
aparecer en especies diferentes.
Si el objetivo es encontrar nuevas molculas (cabezas de serie en
productos con actividad farmacolgica), no deben estudiarse
molculas conocidas.
Se debe disponer de los datos bibliogrficos de especies
relacionadas que se han analizado previamente.
Se debe establecer el perfil qumico de sus metabolitos, mediante
CG EM, HPLC EM y HPLC UV, antes de continuar o no con el
estudio de un extracto
-
ARTEFACTOS
Los compuestos resultantes de la transformacin se denominan
ARTEFACTOS para evitar su formacin conviene trabajar a baja
temperatura, en ausencia de luz solar, atmsfera inerte, etc.
Los disolventes, sobre todo nuclefilos ( alcohol ) pueden originar
descomposicin .
El empleo de cidos acuosos o de lcalis pueden originar cambios
estructurales ( Hx ) .
El cambio de color sirve para detectar descomposicin sobre todo en
compuestos fenlicos .
Las fracciones susceptibles de descomposicin deben guardarse a - 40C
y debe usarse material de vidrio, no de plstico para evitar
contaminaciones
-
82
-
83
-
84
-
85
-
86