PEDAHULUA KIMIA MEDISIAL Oleh: Siswandono Laboratorium Kimia Medisinal
Kimia Medisinal (Burger, 1970) : ilmu pengetahuan yang merupakan cabang dari ilmu kimia dan biologi, digunakan untuk memahami dan menjelaskan mekanisme kerja obat. Sebagai dasar adalah mencoba menetapkan hubungan struktur kimia dan aktivitas biologis obat, serta menghubungkan perilaku biodinamik melalui sifat-sifat fisik dan reaktifitas kimia senyawa. IUPAC (1974) : ilmu pengetahuan yang mempelajari penemuan, pengembangan, identifikasi dan interpretasi cara kerja senyawa aktif biologis (obat) pada tingkat molekul, dan juga melibatkan studi, identifikasi dan sintesis produk metabolisme obat dan senyawa yang berhubungan.
Ruang lingkup Kimia Medisinal (Burger, 1980): 1. Isolasi dan identifikasi senyawa aktif dalam tanaman yang secara empirik telah digunakan untuk pengobatan. 2. Sintesis struktur analog dari bentuk dasar senyawa yang mempunyai aktivitas pengobatan potensial. 3. Mencari struktur induk baru dengan cara sintesis senyawa organik, dengan atau tanpa berhubungan dengan zat aktif alamiah. 4. Menghubungkan struktur kimia dengan cara kerja obat. 5. Mengembangkan rancangan obat. 6. Mengembangkan hubungan struktur kimia dan aktivitas biologis melalui sifat kimia fisika dengan bantuan statistik.
Kimia Medisinal (Medicinal Chemistry) Kimia Farmasi (Pharmaceutical Chemistry), Farmakokimia (Farmacochemie,, Pharmacochemistry) dan Kimia Terapi (Chimie Therapeutique). Hubungan dengan bidang ilmu lain : Kimia Analisis Kimia Organik Kimia Fisik Biokimia Farmasetika Biofarmasi Kimia Medisinal Farmakologi Kedokteran Klinik Biologi Mikrobiologi Fisiologi Toksikologi Patologi
Sumber Obat Esensiel (WHO, 1985) Kimia Medisinal 11.10% 9.10% 4.30% 2% 8.70% 6.40% 9.50% 48.90% Sintesis kimia Semisintetik Mikroorganisme Vaksin Sera Mineral Tumbuh-tumbuhan Hew an Farmakognosi
Senyawa dengan gugus fungsional sama dengan aktivitas biologis sama OH R R H 2-CH 3 2-OCH 3, 4-CH 2 CH=CH 2 2-CH(CH 3 ) 2, 5-CH 3 : Fenol : Kresol : Eugenol : Timol Antibakteri H 2 R H COCH 3 : Sulfanilamid : Sulfasetamid C H 2 : Sulfaguanidin SO 2 H - R H CH 3 : Sulfametoksazol O
Senyawa dengan struktur kimia berbeda, aktivitas biologis sama Anestesi Sistemik H 3 CH 2 COCH 2 CH H 2 C CH 2 F 3 C C H 3 C Cl H 2 O H 3 CH 2 C H 3 C H 3 CH 2 CH 2 CHC O Eter Siklopropan Halotan Tiopental a Br CH 3 Sa OCH 3 H 3 COCH S SO 2 H 2 H 2 COHCH 2 CH CH 2 Hg. Cl Diuretik Klormerodrin Asetazolamid O Cl H CH 3 CH 3 O H 2 O 2 S S O 2 H O SCOCH 3 Hidroklorotiazid Spironolakton
Senyawa dengan unit struktur sama, aktivitas biologis bermacam-macam H 3 CO OCH 3 H 2 SO 2 H 2 H 2 SO 2 H Dapson Antilepra Antibakteri H 2 SO 2 H 2 Sulfadoksin Antimalaria Sulfanilamid H 2 SO 2 HCOHC 3 H 7 Karbutamid Antidiabetes Cl H 2 O 2 S H S O 2 H HOOC SO 2 (C 3 H 7 ) 2 Probenesid Urikosurik Hidroklorotiazid Diuretik
Sifat-sifat kimia fisika dasar yang sangat penting untuk menjelaskan aktivitas biologis obat, oleh karena : 1. Sifat kimia fisika memegang peranan penting dalam transpor obat untuk mencapai reseptor. Sebelum mencapai reseptor, molekul obat harus melalui bermacam-macam sawar membran, berinteraksi dengan senyawa-senyawa dalam cairan luar dan dalam sel serta biopolimer. Sifat kimia fisika obat (lipofilik, elektronik) berperan dalam proses absorpsi dan distribusi obat, sehingga kadar obat pada waktu mencapai reseptor cukup besar. 2. Hanya obat yang mempunyai struktur dengan spesifisitas tinggi saja yang dapat berinteraksi dengan reseptor biologis. Sifat kimia fisika obat (sterik, elektronik) berperan dalam menunjang orientasi spesifik molekul pada permukaan reseptor.
Sifat kimia fisika yang berhubungan aktivitas biologis : Kelarutan, koefisien partisi, adsorpsi, aktivitas permukaan, derajat ionisasi, isosterisme, ikatan kimia, seperti ikatan-ikatan kovalen, ion, hidrogen, dipol-dipol, van der Waals dan hidrofob, jarak antar atom dari gugus-gugus fungsional, potensial redoks, pembentukan kelat dan konfigurasi molekul dalam ruang (isomer). Pada proses distribusi obat, penembusan membran biologis dipengaruhi oleh : sifat lipofil molekul obat, seperti kelarutan dalam lemak/air, dan sifat elektronik obat, seperti derajat ionisasi, dan suasana ph. Proses interaksi obat dengan reseptor dipengaruhi oleh : tipe ikatan kimia, interaksi hidrofob, kerapatan elektron, ukuran molekul obat dan efek stereokimia sifat sterik dan elektronik molekul obat sangat menunjang proses interaksi tersebut.
Sifat-sifat lipofilik, elektronik dan sterik suatu gugus atau senyawa dinyatakan dalam berbagai macam parameter sifat kimia fisika (π, σ, Es dll.) : digunakan untuk menghubungkan secara kuantitatif struktur kimia dan aktivitas biologis obat. Hubungan Kuantitatif Struktur-Aktivitas (HKSA atau Quantitative Structure-Activity Relationships = QSAR) bagian penting dari Kimia Medisinal dalam usaha mendapatkan suatu obat baru dengan aktivitas yang dikehendaki dan biaya yang lebih ekonomis, dan menjelaskan mekanisme aksi obat pada tingkat molekul. Kimia Medisinal Khas untuk Bidang Farmasi Ciri Khusus memilih obat terbaik dari senyawa seturunan, atas dasar hubungan struktur-aktivitas KIE profesional dan Penelitian Pengembangan Obat.
Topik yang dipelajari pada Kimia Medisinal I : Sebelum UTS : Prof. Dr. Siswandono, MS 1. Hubungan struktur kimia dengan proses Absorpsi, Distribusi dan Ekskresi obat 2. Hubungan struktur kimia, kelarutan dan aktivitas obat 3. Hubungan aspek stereokimia dengan aktivitas obat 4. Hubungan kuantitatif struktur-aktivitas obat. Sesudah UTS : Prof. Dr. Bambang Soekardjo, SU 5. Ikatan kimia dan teori interaksi obat-reseptor 6. Hubungan sifat kimia fisika terpilih dan aktivitas obat 7. Hubungan struktur, metabolisme dan aktivitas obat 8. Hubungan metabolisme dan rancangan obat.