проект "Лекарства"

1. Что такое лекарства?
2. Узнать получение лекарств
3. уяснить, какими особенностями должны обладать вещества, претендующие на роль лекарств.
4. понять, как их доставить в нужную точку организма и заставить работать.
5. Узнать, как долго действует лекарство, Что происходит с ним потом? Как вывести чужеродное вещество из организма?
6. химическим строением лекарственного средства и его биологическим действие
7. Узнать некоторые сведенья про антибиотики
9. Лека́рственные сре́дства — фармакологические средства (вещества или смеси веществ), прошедшие клинические испытания и разрешенные к применению для профилактики, диагностики и лечения заболеваний уполномоченным на то органом страны в установленном порядке

Лекарства из растений

Толстиков Г.А., Шульц Э.Э.

(«ХиЖ», 2011, №8)

Поделиться…

Большинство современных лекарств получают методами органического синтеза из нефти, либо с помощью биотехнологий. Но многие лекарства - это метаболиты растений и их производные. Лиственница, сосна, береза, солодка - все идет в ход чтобы получить новые и очень активные обезболивающие, противораковые и противовирусные препараты. К сожалению многие из них так и стоят на полках в лабораториях, поскольку провести клинические испытания в России очень сложно.

Мифы о болезнях и лекарствах

Откуда берутся болезни, как их избежать, а коли уж заболели, то как вылечиться — вот темы, которые интересуют всех. А где всеобщий интерес, там и мифы.

Один из самых грандиозных медицинских мифов — то, что гастриты и язвы происходят от нервов, еды всухомятку и пристрастия к горячительным напиткам. То есть, конечно, и стрессы, и неправильное питание, и тем более пьянство — факторы риска. И все-таки у язвенных заболеваний, к огромному удивлению всего прогрессивного человечества, оказались две причины, не связанные напрямую с трудностями личной биографии пациента Гены предрасположенности к язвенной болезни искали долго, фактически на протяжении всей истории медицинской генетики. Нашлось множество генов, в той или иной степени приближающих своего носителя к слизистым кашкам и паровым котлетам вместо красного вина под шашлычок. Взвалить всю вину на некий единственный «ген язвы» не получилось, однако в 1976 году американские генетики под руководством Джеймса Роттера, изучая семейные случаи заболевания, нашли мутантную форму гена, отвечающего за секрецию пепсиногена, белка-предшественника пепсина — пищеварительного фермента. Если у человека есть эта мутация, пепсиногена (и соответственно пепсина) в его желудочном соке больше, чем нужно. Язва неизбежно возникает у четырех из пяти таких людей. И все-таки это — лишь половина всех случаев заболевания.

Гипотеза об инфекционной природе язвы имеет не менее длинную историю, чем «генетическая». Но лишь в 1983 году она была убедительно доказана: австралийские врачи Робин Уорен и Барри Маршалл опубликовали статью, в которой описали открытого ими возбудителя язвы. Чтобы доказать, что появление посторонней живности в желудке — именно причина болезни, а не, скажем, ее следствие, Маршалл совершил поступок, достойный настоящего ученого: выпил культуру бактерии. Результатом был сильнейший гастрит (впоследствии вылеченный), а затем полный триумф. Данные Уорена и Маршалла не опровергнуты по сей день, более того, они получают все новые подтверждения. Всемирная организация здравоохранения официально признала зловещую роль Helicobacter pylori в развитии гастритов, язвы желудка и двенадцатиперстной кишки. Теперь в грамотно построенный курс лечения обязательно входят и тесты на присутствие заразы в организме пациента, и при необходимости — антибактериальная терапия.

Таинственны не только болезни, но и лекарства. История науки полна былей и сказок о том, как люди обнаруживали биологическую активность природного сырья, наблюдая за животными. Тут и легендарные эфиопские козы, которые ели побеги кофе и потом скакали ночи напролет, пока пастухи не решили проверить на себе, с чего это скотинка так взбодрилась. Тут и белые коровы, сраженные солнечным ударом после поедания некой травы, которую приметливые крестьяне назвали зверобоем, — так состоялось знакомство человечества с фотосенсибилизаторами. С подобной же истории зачастую начинаются научно-популярные рассказы о хинине. Дескать, индейцы видели, как пумы сдирают и гложут кору хинного дерева, и научились готовить из нее лекарство от лихорадки, а затем европейцы переняли опыт у индейцев... Но если истории с козами и коровами не лишены правдоподобия, то байка про пуму и хину — наверняка вымысел, что и засвидетельствовал наш постоянный автор В.Б.Прозоровский в статье «Кинкина, или Кора всех кор» («Химия и жизнь», 1984, № 11). Почему? Да сразу по двум причинам: представители семейства кошачьих не болеют малярией, а пумы не живут на высоте от полутора до трех тысяч метров над уровнем моря, где растут хинные деревья.

От диагноза до таблетки

Что мы делаем, если чувствуем недомогание? Иногда идем к врачу, а чаще просто достаём домашнюю аптечку, берём таблетку, глотаем её и ждём результата Неприятные ощущения, как правило, проходят.

Но чтобы современное лекарство попало к нам в руки, тысячи людей работали, чтобы установить причины недугов, искали химические вещества, которые могут бороться с ними, действуя с минимальным ущербом для организма. Потом на лабораторных животных и сотнях добровольцев врачи отрабатывали оптимальную дозу лекарства. Лишь после долгих лет труда и бумажных волокит, которые занимают от пяти до десяти лет, новое лекарство разрешают к производству. А если учесть, что препарат ещё надо произвести, расфасовать, развезти по аптекам, рассказать о нём медицинским работникам Ну как тут не проникнуться уважением к создателям лекарств.

Достижения современной фармацевтики впечатляют. Пока в течение тысячелетий люди лечились отварами трав и прочими народными средствами, средняя продолжительность жизни человека была очень невелика. В средневековой Европе она не достигала и 40 лет, а сегодня, благодаря развитию здравоохранения и, в том числе новым лекарствам, почти удвоилась.

Эффекты и механизмы

С незапамятных времен люди знали: сок маковых головок снимает боль, напитки, приготовленные брожением зерна или фруктов, вызывают временные изменения в поведении, настойка коры ивы снижает повышенную температуру. Эти средства действовали всегда одинаково, независимо от причин, вызвавших боль или жар.

Но вот в середине XVII века обнаружили, что настойка коры хинного дерева эффективно снимает жар у больных малярией, и попытались лечить этим препаратом другие разновидности лихорадок. Однако выяснилось, что новое средство оказывается в этом случае малоэффективным, да и на здоровых людей оно тоже никак не влияет. Как же лекарство действует? Вопрос этот долго оставался открытым, и только в 1880 г. французский учёный Чарльз Лаверан установил, что малярию вызывает инфекционный микроорганизм — малярийный плазмодий, который разрушает эритроциты, а хинин подавляет его развитие 

Сейчас мы знаем, что за регуляцию температуры тела отвечает определённый участок мозга, который работает примерно как датчик в термостате, — включая и выключая разогрев организма при потере тепла. Паразиты попадают в кровь, продукты их жизнедеятельности достигают мозга и устанавливают „датчик термостата“ на высокий уровень разогрева. Лекарство же, со своей стороны, не дает плазмодию размножаться, устраняя причину повышения температуры. Некоторое улучшение самочувствия при других видах лихорадок наступает из-за того, что хинин может воздействовать на терморегулирующий участок мозга, способствуя понижению температуры, однако причина заболевания при этом не устраняется, и эффект часто оказывается нестойким.

Для большинства современных препаратов механизм действия хорошо известен — и это важно. Ведь к одному и тому же физиологическому эффекту (например, к уже упомянутому обезболиванию или снижению температуры) могут приводить совершенно разные процессы в организме.

Рассмотрим это на примере. Мы знаем, как ведёт себя зрачок по отношению к свету: при ярком освещении его диаметр уменьшается, а в полутьме он становится больше. Некоторые лекарства, такие, как атропин, если их закапать в глаза, действуют на мышцы, управляющие адаптацией зрачка к световому потоку. Под действием атропина зрачок расширяется, независимо от яркости света, а под влиянием некоторых фосфоорганических продуктов (отравляющих веществ, инсектицидов), напротив, сужается.

А вот если закапать в глаз раствор морфина, со зрачком ничего не случится, хотя хорошо известно, что при приёме наркотика внутрь происходит характерное сужение зрачка. Дело в том, что морфий влияет не на мышцы глаза, а на мозг и нервную систему, причём действует он подобно яркому свету. Из этого примера понятно, почему при создании новых лекарств учёные пытаются не только оценить очевидные эффекты от их приёма, но и понять, на какие органы и системы организма эти лекарства влияют, проследить метаболизм вещества. Только вся совокупность характеристик и позволяет чётко определить допустимую область применения препарата.

Если лекарство воздействует на орган как целое, объяснить механизм его работы обычно легко. Пример — нейтрализация избыточной кислоты желудочного сока с помощью соды, мела или гидроокисей алюминия и магния. Образующиеся продукты реакции, то есть соли, вода и углекислый газ, раздражают слизистую оболочку желудка значительно меньше, чем ионы водорода, и изжога прекращается. Другой пример — применение высокомолекулярного полимера гепарина для предотвращения свёртывания крови. Этот полимер содержит отрицательно заряженные сульфогруппы, которые легко реагируют с положительно заряженными белками плазмы крови. Комплекс гепарина с адсорбированными на нём белками не обладает свойствами исходных компонентов, и поэтому его коагуляция с последующим образованием тромбов просто невозможна.

Трудности с объяснением механизма действия лекарства могут возникнуть, когда вещество регулирует работу не органов как таковых, а отдельных клеток. Если какое-то вещество работает внутриклеточно, это обычно означает, что оно взаимодействует с функционально значимыми молекулами и тем самым оказывает влияние на процессы, жизненно важные для клетки: дыхание, деление, энергетический баланс. Состояние клеток меняется, и это приводит к отклику на уровне органа и целого организма.

схожие реакции.

Как преодолеть барьер

Обычно лекарства производят нужный эффект только тогда, когда достигают непосредственно зоны действия — а именно рецепторов на поверхности клеток-мишеней. Для этого они должны попасть к месту назначения, преодолев всевозможные барьеры, создаваемые тканями и стенками кровеносных сосудов.

Структуры, преграждающие путь молекулам лекарства, вообще говоря, полупроницаемы, то есть некоторые вещества проходят сквозь них свободно, другие с трудом, а для третьих они почти полностью непреодолимы. Это создаёт дополнительную проблему для фармакологии — ведь проходить через биологические барьеры способны только молекулы с подходящей конфигурацией.

Транспортный механизм в биологических системах подчиняется общим законам, но имеет и свои особенности. Ведь для того, чтобы лекарство подействовало, вещество должно не только более или менее свободно проникать сквозь оболочки отдельных органов(или слои кожи, если оно входит в состав мази). При таких переходах молекула лекарства не должна менять свою форму и степень ионизации либо должна менять её заданным образом.

Иногда лекарства просто диффундируют через мембраны, то есть распространяются по градиенту концентрации. Однако есть и такие вещества, которые могут накапливаться снаружи органа, но при этом почти не проникают внутрь. Иногда они не могут достигнуть только какой-то конкретной области организма. Тому есть свои причины. Так, например, большинство водорастворимых веществ (исключение составляют аминокислоты и глюкоза) не могут попадать в мозг из капилляров. Объясняется это тем, что мелкие сосуды мозга окружены особыми клетками — астроцитами, которые создают дополнительный барьер и препятствуют диффузии.

В подобных случаях разработчикам новых лекарств приходится учитывать и особенности конкретных органов, и структуру лекарственных агентов.

Как показали наблюдения, большинство лекарств являются электролитами. Причём в отличие от сильных электролитов, к которым относятся неорганические кислоты, щёлочи и соли, органические вещества ионизируются в водном растворе только частично, образуя слабые кислоты, как аспирин:

или слабые основания, как норадреналин:

При этом степень ионизации, а значит, и растворимость лекарств во многом зависит от рН среды. Это наблюдали, например, когда исследовали свойства сильного яда стрихнина. В эксперименте лабораторным животным вливали в желудок по 5 мг этого вещества в составе растворов с разным уровнем рН. При рН 8,0 степень диссоциации молекул стрихнина составляла 54% и животные погибали через 24 минуты, если раствор имел рН 5,0 (степень диссоциации 0,1%), они жили два с половиной часа, а в очень кислом растворе с рН 3,0 стрихнин почти не диссоциировал (0,001%), и подопытные оставались живы.

Выводы, которые следуют из результатов опыта, таковы: чтобы иметь возможность пройти через липидную мембрану и попасть внутрь клетки, некоторые вещества должны провзаимодействовать с заряженными группами белков на поверхности мембраны(рис. 3),

образовать с ними ионные или водородные связи (за образованиеводородных связей отвечают полярные группы (такие, как гидрокси-и аминогруппы). Только тогда у вещества появится шанс оказаться внутри клетки.

Функция некоторых белков в составе клеточных мембран заключается как раз в том, чтобы переносить внутрь или наружу вещества, способные образовать с ними связи. Однако основной способ доставки лекарств в клетку — все-таки эндоцитоз: процесс, похожий на заглатывание пищи, с той лишь разницей, что никаких специальных органов для этого у клетки, в отличие от организма, нет. В том месте, где к мембране присоединяется нужная макромолекула или целый конгломерат, липидная оболочка клетки изгибается, обволакивает собой частицу и образует пузырёк, который отпочковывается, оказывается внутри, а затем вскрывается, высвобождая своё содержимое (рис. 4).

Однако каким бы ни был механизм проникновения лекарства через мембрану в каждом конкретном случае, без первичного контакта с клеткой молекулам никак не обойтись. Поэтому к двум первым задачам — создать в молекуле центр, обеспечивающий лекарственный эффект препарата, и не дать ей потерять активность раньше времени — прибавляется третья: предусмотреть в структуре соединения функциональные группы, способные обеспечить его активный перенос внутрь клетки. При этом связывание с белками-переносчикамидолжно быть обратимым, а молекула после её переноса через мембрану не должна менять ни свойств внутриклеточной среды, ни своей конформации, как не должна она и утрачивать активность каким-либодругим образом.

По пути к месту действия

Итак, мы в общих чертах разобрались, как заставить молекулу лекарства работать на благо организма, а теперь самое время рассмотреть вопрос о том, как её доставить по назначению.

Наиболее удобный способ приема лекарства — это конечно же проглотить его, но этот вариант годится не всегда. Ведь в этом случае неизбежны колебания концентрации лекарства в организме: резкое увеличение после приёма и падение почти до нуля перед приёмом следующей дозы, причём состав пищи или её отсутствие в желудке иногда могут ещё больше обострить ситуацию.

Кроме того, среда в желудке очень агрессивная. Мало того что желудочный сок имеет высокую кислотность (его рН может доходить до 2,0), так ещё и ферменты в нём присутствуют. Поэтому, чтобы некоторые лекарства лучше усваивались, их рекомендуют принимать до еды с водой — иначе пища, особенно жирная, затруднит всасывание.

Исключение составляют вещества, которые вызывают раздражение внутренней оболочки органов пищеварения, — их принимают после еды, чтобы защитить желудок. В этом случае препарат усваивается, конечно, не сразу, большая его часть попадает в кишечник вместе с пищей. Но лекарственное вещество может всасываться и здесь, причём в десять—двадцать раз эффективнее. Ведь площадь эпителия одного только тонкого кишечника составляет около 200 кв.м!

Кстати, благодаря способности многих веществ эффективно проникать в кровь через стенки прямой кишки можно вообще избежать воздействия кислой среды желудка на препарат. В медицине давно и вполне успешно применяют ректальные (анальные)свечи.

Подкожное или внутримышечное введение лекарства решает те же проблемы: избавляет лекарство от контакта с желудочным соком и позволяет пощадить пищеварительный тракт. С помощью инъекций в мышцы ягодиц или верхней части руки можно вводить большие объемы растворов, да и барьерами для лекарств в этом случае будут только стенки капилляров. Ну а на крайний случай есть и совсем прямой путь: можно ввести препарат в кровоток, сделав больному внутривенную инъекцию. При этом желаемый эффект получается куда быстрее. Ведь скорость, с которой лекарства достигаюторганов-мишеней, зависит, в частности, и от того, как быстро они преодолевают биологические барьеры. (Чтобы просочиться сквозь стенки желудка, кишечника или даже сосудов в кровь, тоже нужно время.)

Однако даже если лекарство тем или иным образом попало в кровь, это ещё не означает, что все сложности с его транспортировкой к органам уже позади. Кровеносная система устроена так, что поток крови направляется от желудка и кишечника прямиком к печени и только потом поворачивает к другим органам. Это всегда учитывают при разработке новых лекарственных форм: ведь одна из функций печени — обезвреживать потенциально опасные соединения, значит, здесь могут разрушаться и лекарства.

Чтобы обойти печень, некоторые препараты рекомендуют класть под язык или рассасывать. Дело в том, что поток крови, обслуживающий полость рта, в своём первом цикле не проходит через печень, и активность вещества, проникающего в кровоток сквозь тонкий слой эпителия, сохраняется. Яркий пример — действие нитроглицерина. Таблетка, помещённая под язык, снимает сердечную боль в течение двух минут, а такое же количество препарата, принятое внутрь, для сердечника абсолютно бесполезно.

Иногда, чтобы не дать препарату быстро разрушиться, его вводят в состав мази, которую втирают в кожу подходящего участка тела. Пройдя сквозь несколько слоёв эпителия, лекарство сразу же попадает в кровоток, направленный к больному органу. Трансдермальный путь доставки лекарств хорош ещё и тем, что, используя вместо мази лечебный пластырь, можно добиться поступления препарата в нужное место с постоянной скоростью и очень точно соблюсти рекомендуемую дозу 

Но если лекарственное вещество можно перевести в газообразное состояние или оно представляет собой летучую жидкость, то лучший способ введения препарата конечно же ингаляция. Тончайшая (0,5-1 микрон) поверхность альвеол имеет площадь около 200 кв.м и сплошь пронизана капиллярами — их площадь составляет 90 кв.м. Благодаря этому через лёгкие ежеминутно прокачивается такое же количество крови, как и через всё оставшееся тело, а тонкие стенки сосудов позволяют ей легко насыщаться и кислородом, и другими веществами в составе дыхательной смеси. Эффект от вдыхания лекарственных препаратов наступает, как правило, быстрее, чем при введении их другим способом. Ингаляционную терапию применяют для стимуляции дыхания(кислород), анестезии, в случае приступов астмы.

Куда девать ненужное

Итак, мы уяснили себе, какими особенностями должны обладать вещества, претендующие на роль лекарств, поняли, как их доставить в нужную точку организма и заставить работать. Однако остаётся ещё один комплекс проблем. Как долго работает лекарство? Что происходит с ним потом? Как вывести чужеродное вещество из организма?

В большинстве случаев, как уже упоминалось, лекарственные вещества разрушаются в печени — организм стремится очиститься от чужеродных химикатов сам. При этом сложные соединения превращаются, как правило, в более простые вещества, способные выводиться из организма достаточно легко.

Например, некоторые альдегиды и спирты частично выходят через легкие. Этим пользуются сотрудники автоинспекции: если заставить нетрезвого человека подышать в трубочку с раствором вещества, реагирующего с продуктами распада алкоголя, можно определить степень опьянения водителя.

Небольшая доля водорастворимых лекарств и продуктов их метаболизма удаляется из организма с потом, слезами, слюной и даже с материнским молоком. Однако больше всего чужеродных веществ и продуктов их распада концентрируется в моче. За день через почки проходит около 180 литров жидкости, содержащей растворённые вещества — большей частью, необходимые организму. При этом только незначительная часть соединений (менее 1%) оказывается в составе мочи, но, если почки работают нормально, они удаляют из крови в основном ненужные или даже вредные вещества — излишек солей, а также продукты распада клеток и отдельных макромолекул. Часто подобные вещества появляются в организме в процессе работы печени.

Разрушение лекарств этим органом — головная боль разработчиков новых препаратов. Но если вещество уже сыграло свою роль, то в дальнейшем печень очищает организм от продуктов метаболизма, что хорошо.

Каждый день печень нарабатывает до литра желчи, компоненты которой, особенно желчные кислоты, способствуют разложению и усвоению жиров в кишечнике. При этом более 80% печёночного секрета довольно быстро всасывается в кровь и попадает из кишечника обратно в печень. Таким образом, желчные кислоты совершают циркуляцию и могут использоваться организмом повторно. Вот здесь-то молекула лекарства и попадает иной раз в ловушку. Многие вещества способны образовывать комплексы с компонентами желчи, диффундировать сквозь стенки кишечника в кровь и таким образом участвуют в цикле печень — кишечник — кровь — печень. Процесс продолжается до тех пор, пока лекарственные молекулы не деградируют полностью и не перейдут из крови в мочу.

Биотрансформация лекарственных веществ происходит не только в печени, но и в плазме крови, почках, тканях мозга, поскольку и внутри клеток, и на их поверхности, и во всех биологических жидкостях организма присутствует множество ферментов. А ферменты — это катализаторы химических реакций, в том числе и тех, в которых могут участвовать молекулы лекарств.

трудности поиска

Между химическим строением лекарственного средства и его биологическим действием нет однозначной связи. Иногда малейшие изменения структуры молекулы приводят к полному исчезновению или сильному изменению биологической активности. И наоборот, нередко почти одинаковая активность наблюдается у веществ совершенно разной химической природы. Например, если в молекуле морфина — анальгетика и наркотика заменить атом водорода в одной из гидроксильных групп на метильную группу СН3, то получится сравнительно безвредное вещество кодеин. А если оба атома водорода в гидроксильных группах заменить на две ацетильные группы СН3СО, получится молекула сильнейшего наркотика героина.

Природный алкалоид кокаин раньше применяли для местного обезболивания. Однако кокаин обладает вредным побочным действием, поэтому в медицинской практике его давно заменили синтетическим аналогом, который назвали новокаином (то есть «новым кокаином»). Эти молекулы совершенно различны по своей структуре.

Новый фармацевтический препарат получается лишь в одном случае из 25 тысяч — если действовать методом проб и ошибок. Но есть и иной принцип, который может привести к цели быстрее. Это целенаправленный синтез, включающий и накопленные за много десятилетий знания, и собственный опыт, и интуицию исследователя. Опытный специалист, взглянув на структурную формулу, с высокой достоверностью скажет, какого действия следует ожидать от этого соединения — сосудорасширяющего или, скажем, обезболивающего. Известно, какие группы и радикалы усиливают эффект, какие — ослабляют. И, тем не менее, введение в практику каждого нового фармакологического препарата требует огромных усилий множества исследователей, химиков, биологов, врачей, фармакологов; поиском новых лекарственных средств занимаются в крупнейших научных центрах во всем мире. Потому-то новые лекарства зачастую так дороги.

Кое-что про антибиотики

Все знают, что в названии «витамин С» буква С читается как русская «ц». Видимо, по аналогии название некогда распространенного антибиотика грамицидина С также произносят «грамицидин це». Однако это неверно: буква С в этом названии должна произноситься как «эс», от слова «советский» (можно встретить и написание «грамицидин S».) История появления этого лекарственного средства, как и многих других антибиотиков, интересна и драматична.

Когда говорят «антибиотик», чаще всего вспоминают пенициллин. Его открытие в середине ХХ века знаменовало собой новую эпоху в борьбе с болезнетворными микроорганизмами. Однако мало кто знает, что еще в начале 70-х годов XIX века врач и публицист Вячеслав Авксентьевич Манасеин и дерматолог Алексей Герасимович Полотебнов установили антибактериальные и лечебные свойства зеленой плесени. Но несовершенство химических методов не позволило в то время выделить из плесени действующее начало. В 1928 году шотландский бактериолог и биохимик Александер Флеминг (он приобрел известность еще в 1922 году благодаря открытию фермента лизоцима, см. «Химию и жизнь», 2011, № 1) заметил, что оставленная им на несколько дней культура стафилококковых бактерий покрылась плесенью. Вместо того чтобы выбросить испорченный препарат, Флеминг начал внимательно его разглядывать: он заметил, что вокруг каждого пятнышка плесени располагаются чистые области, где культура бактерий исчезла. Он понял, что в этих областях присутствует какое-то вещество, выделяемое плесневыми грибами, которое обладает сильным антибактериальным действием.

Так Флеминг открыл пенициллин. Это название происходит от рода грибов Penicillum (их около 250 видов). Флеминг использовал активный раствор пенициллина для лечения ран, но выделить действующее начало в чистом виде ему тогда не удалось: антибиотик быстро терял свои свойства при любых попытках его выделения и очистки. Справедливости ради следует сказать, что в 1985 году в архивах Лионского университета была найдена диссертация рано скончавшегося студента-медика Эрнста Августина Дюшена, в которой за сорок лет до Флеминга подробно охарактеризован открытый автором препарат из плесени Penicillium notatum, активный против многих патогенных бактерий.

Чистый препарат получил лишь десятилетие спустя английский биохимик Эрнст Борис Чейн,. Он применил необычную для того времени методику сублимационной сушки: водный раствор препарата был заморожен до –40°C и при этой температуре из него в вакууме испарился лед. Полученные таким способом кристаллы пенициллина оказались стойкими и сохраняли свое действие в течение длительного времени.

В годы войны в работу включился американский микробиолог Зельман Ваксман. С помощью разработанных им методов он предпринял поиск микроорганизмов, вырабатывающих антибиотики (именно он ввел в употребление термин «антибиотик», от греческого слова bios — жизнь и приставки anti, означающей «противодействие»)..

В 1942 году из культуры бактерий, обитающих на огородных почвах Подмосковья, Г. Ф. Гаузе и М. Г. Бражниковой был выделен первый оригинальный отечественный антибиотик, который назвали грамицидином С. Биохимики А. Н. Белозерский показали, что грамицидин С — белок. Чтобы установить его строение, необходимо было серьезное химическое исследование. грамицидин С — весьма необычный белок: его молекула не линейная, а циклическая. Оказалось также, что это очень простой белок, так как он содержит всего пять различных аминокислот, причем каждая из них повторяется в цикле дважды (для сравнения: яичный альбумин, основной компонент яичного белка, содержит 20 разных аминокислот, а его молекулярная масса в десятки раз больше, чем у грамицидина). Среди тех, кто занимался анализом кристаллической структуры грамицидина С, была Маргарет Тэтчер, будущий премьер-министр Великобритании, незадолго до этого защитившая диссертацию по химии.

Во второй половине XIX века быстрыми темпами начала развиваться синтетическая органическая химия. Она дала людям красители, душистые вещества, лекарственные средства. Тем не менее еще в начале ХХ века число индивидуальных химических соединений, применявшихся в качестве лекарственных средств, исчислялось единицами. Начало химиотерапии — лечению болезней с применением химических препаратов — положил немецкий врач, бактериолог и биохимик Пауль Эрлих. В 1891 году он предложил применить для лечения малярии краситель метиленовый синий. Однако это соединение не могло конкурировать с природным хинином. Позже Эрлих прославился сальварсаном, «волшебной пулей», первым эффективным средством против сифилиса.

Первым синтетическим лечебным препаратом был азокраситель красного цвета пронтозил (красный стрептоцид) H2N—C6H4—N=N—C6H4—SO2—NH2, который синтезировали в 1932 году немецкие химики Фриц Митч и Йозеф Кларер. Домагк исследовал действие этого препарата на множестве мышей, получивших десятикратную смертельную дозу культуры гемолитического стрептококка. Эффект был поразительным: все мыши остались живы, тогда как в контрольной группе все погибли. Это было первое в мире лекарственное средство, давшее такие прекрасные результаты. Необходимо было провести испытание на людях. Именно в это время маленькая дочь Домагка уколола себе палец. В ранку попала инфекция, образовался нарыв, и началось заражение крови. В больнице хирурги очистили нарыв, но заражение не проходило, положение становилось угрожающим. И Домагк решился испытать на дочери пронтозил. Результат не заставил себя ждать: нарыв прошел, девочка выздоровела. Средство помогало также при воспалении легких, при некоторых других болезнях. В 1939 году Домагку за открытие первого антибактериального препарата была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине.

В конце 1935 года было показано: пронтозил действует не сам по себе. Лечебный эффект, как это нередко бывает, оказывает продукт его распада в организме — известный еще с 1908 года сульфаниламид H2N—C6H4—SO2—NH2. Его назвали белым стрептоцидом.

Исключительную роль в лечении многих инфекций играют антибиотики, первый из которых был случайно открыт в 1928 году. Но синтетические лекарственные средства позволяют бороться не только с бактериальными инфекциями. После открытия транквилизирующего (нейролептического) действия элениума появились десятки близких по структуре соединений, составивших большую группу транквилизаторов (нозепам, лоразепам, феназепам, тетразепам и др.).

Во многом благодаря лекарственным средствам средняя продолжительность жизни в промышленно развитых странах за последнее столетие удвоилась. Так, в Германии смертность от пневмонии, которая в 1936 году составляла 165 на 100 тысяч населения, снизилась к 1985 году в результате применения сульфаниламидных препаратов в десять раз, смертность от туберкулеза с 1930 по 1985 год уменьшилась благодаря антитуберкулезным препаратам в сто раз. В США только за период с 1965 по 1996 год удалось снизить смертность от ревматизма, атеросклероза, язвы желудка и двенадцатиперстной кишки в четыре — шесть раз.