Polimorfismo de fármacos y de sustancias bioactivas

August 16, 2019

El polimorfismo es la cualidad de tener o adoptar distintas formas; siendo un término aplicado en campos o disciplinas diversas: biología, bioquímica, genética, informática, química y farmacia. No obstante, aunque en todas se parte de la misma idea, su significado o uso es diferente.

 

En química y farmacia el polimorfismo se refiere a la existencia de materiales sólidos que no obstante tener una misma estructura química, ya sea iónica o molecular (no iónica), pueden formarse u obtenerse con diferencias en estructura o forma física, siendo representada cada organización por un paralelepípedo o forma geométrica básica, entre: cúbica, hexagonal, ortorrómbica, tetragonal, trigonal o romboédrica, monoclínica y triclínica.

 

 

A estos sólidos constituidos por moléculas o iones bien organizados en una estructura básica (celda unitaria) que se repite en tres dimensiones, se les denomina cristales, y en el extremo opuesto se identifican como sólidos amorfos los materiales cuyos átomos, moléculas o iones constituyentes se han unido sin una organización definida, como ocurre con el boro-silicio en el vidrio o con el carbono; existiendo también situaciones intermedias como la del grafito (carbono) de los lápices, siendo el diamante el extremo de la perfecta organización cristalina del carbono.  

 

Si imaginamos que cada forma geométrica (celda unitaria) representa un modo distinto pero bien organizado de unión entre las moléculas o los iones que se conjuntaron para formar ese material sólido, podemos también pensar que son diferentes las fuerzas o energía de unión y también los espacios o distancias que se generaron al unirse todas las moléculas o iones para ir creciendo desde un tamaño de Angstroms o nanómetros, que es imperceptible a la vista, hasta un tamaño en micrómetros como el observado con los granos de arena, azúcar o sal.

 

Estas diferencias en organización, energía y volumen de celda; explican, por ejemplo, la facilidad con que se deslizan las moléculas de carbono del grafito (celda hexagonal o romboédrica) para obtener una línea gris o texto, y por el otro lado, que el diamante (celda cúbica) tenga la brillantez, color y dureza que lo caracterizan; habiendo partido ambos del mismo material constituyente: el carbono.

 

De ahí también que cada polimorfo tenga propiedades como solubilidad en agua, temperatura de fusión y estabilidad, diferentes; explicándose así que cada uno pueda actuar de manera distinta en los seres vivos, como ocurre tratándose de fármacos como la aspirina o el paracetamol y otros compuestos farmacológicamente activos, que se administran como medicamentos en tabletas para realizar una actividad analgésica o antipirética. Existiendo por otra parte, casos como el de la carbamazepina (un anticonvulsivante utilizado en epilepsia y útil también para el dolor neuropático y/o del nervio trigémino), donde sólo uno de sus cuatro polimorfos es el terapéuticamente eficaz y seguro.

 

Los procesos de formación, transformación y disolución de polimorfos ocurren incluso dentro de organismos vivos, como es el caso de sales como el fosfato de calcio, que naturalmente se le encuentra en forma de hidroxiapatita (Ca5(PO4)3OH, de celda hexagonal) constituyendo huesos y dientes. Este último caso sirve también de ejemplo para mencionar que existe polimorfismo en sólidos que se forman con más de un tipo de molécula o ion constituyente, de modo que durante la solidificación del fosfato de calcio se pueden incorporar o no, moléculas de agua en distinta proporción, dando lugar a que  de esta sal existan por ejemplo, estructuras amorfas, así como cristalinas monohidratadas (Ca(H2PO4)2∙H2O, de celda triclínica) o dihidratadas (CaHPO4∙2H2O, de celda monoclínica) o anhidras (Ca(H2PO4)2, de celda triclínica).

 

Para las industrias química y farmacéutica, el hecho de que un compuesto iónico o  molecular pueda presentar polimorfismo, teniendo un potencial como medicamento para tratar, prevenir o diagnosticar una enfermedad; significa desplegar desde los inicios del desarrollo del medicamento,  toda una estrategia de trabajo con científicos, ingenieros de planta y abogados, para tratar de obtener y proteger mediante patente,  las propiedades físico-químicas y fármaco-biológicas, de cada polimorfo; debiendo comprender así mismo, las posibles interacciones y estabilidad de cada polimorfo frente a otros compuestos y factores de proceso como temperatura, humedad, presión, entre otros; involucrados en la producción de la o las formas farmacéuticas a comercializar (tabletas, cápsulas, suspensiones, entre otras).

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