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farmacognosia Prof. Mª Carolina Torres Moraes Disciplina: Farmacognosia E-mail: carolina.tmoraes@gmail.com Cachoeiro de Itapemirim 2021 farmacognosia Pharmakon - fármaco Gnosis - conhecimento Do GREGO Disciplina que OBJETIVA O ESTUDO DOS PRINCÍPIOS ATIVOS NATURAIS A disciplina passou a ser obrigatória nas faculdades de farmácia do Brasil a partir de 1920 e é considerada o ramo mais antigo das Ciências Farmacêuticas. Estuda compostos químicos não apenas de origem vegetal, mas também de fungos, bactérias e organismos marinhos. fitoterapia Phyton - vegetal Therapeia - terapia Do GREGO Ciência que estuda a utilização das plantas medicinais em suas diferentes formas farmacêuticas, sem a utilização de substâncias ativas isoladas, cuja finalidade é terapêutica, seja para prevenir, atenuar ou para curar uma patologia. Segundo a OMS, cerca de 80% da população mundial depende da Medicina tradicional para as suas necessidades primárias de cuidado à saúde, o que inclui a Fitoterapia. O Ministério da Saúde afirma que, no Brasil, cerca de 82% da população emprega produtos à base de plantas medicinais nos seus cuidados com a saúde. Ementa Estudo dos principais grupos de metabólitos secundários de interesse terapêutico - alcalóides, flavonóides, quinonas, taninos, cumarinas, terpenóides. Integração do metabolismo primário e secundário. Aspectos botânicos, químicos, farmacológicos e toxicológicos de plantas medicinais utilizadas na produção de fitoterápicos. Métodos de extração, purificação e isolamento de princípios ativos. Bibliografia Básica Resolução nº 459 DEFINIÇÕES - Droga vegetal - Planta medicinal ou suas partes, após processos de coleta, estabilização e secagem, podendo ser íntegra, rasurada, triturada ou pulverizada. - Fitoterápico - medicamento obtido empregando-se exclusivamente matérias-primas ativas vegetais. É caracterizado pelo conhecimento da eficácia e dos riscos de seu uso, assim como pela reprodutibilidade e constância de sua qualidade. Não se considera medicamento fitoterápico aquele que, na sua composição, inclua substâncias ativas isoladas, de qualquer origem, nem as associações destas com extratos vegetais 28 de fevereiro de 2007 – ANVISA. Dispõe sobre as atribuições do farmacêutico no âmbito das plantas medicinais e fitoterápicos e dá outras providências. - Planta medicinal - É uma espécie vegetal, cultivada ou não, utilizada com propósitos terapêuticos. Chama-se planta fresca aquela coletada no momento de uso e planta seca a que foi precedida de secagem, equivalendo a droga vegetal. O emprego de produtos naturais pelo homem vem desde seus primórdios, principalmente na busca pelo alívio de algumas enfermidades através da ingestão de ervas e folhas. Relatos do uso de plantas são encontrados em todas as culturas, como no caso da utilização da espécie Papaver somniferum pela Civilização Suméria há aproximadamente 2600 a.C., por suas propriedades soníferas e analgésicas ≈ Civilização Suméria 2600 anos a.C. Papaver somniferum registros históricos LIVRO SAGRADO DOS VEDAS registros históricos Índia (Hinduísmo) ≈ 3000 anos a.C. ≈ China 2500 anos a.C. ≈ PEN TSAO - compilado com 365 drogas - bases da Medicina Chinesa Evidências arqueológicas mostram que Nozes de bétele (Areca catechu L.), uma planta que contém substâncias psicoativas, eram mascadas no Timor há aproximadamente treze mil anos, e artefatos no Equador datam o uso de folhas de coca há cerca de cinco mil anos atrás Areca catechu ≈ 13 mil anos ≈ ≈ 5 mil anos Erythroxylum coca registros históricos Na Grécia antiga, o filósofo e médico grego Hipócrates, utilizava espécies vegetais, como as cascas e folhas do salgueiro (Salix alba) para o tratamento de febre, e para aliviar as dores do parto. Extratos de plantas eram empregados em execuções, como no caso de Sócrates, que morreu após a ingestão de uma bebida à base de cicuta, que continha o alcaloide coniina (Conium maculatum). Salix alba Hipócrates Grécia antiga Conium macutalum Sócrates registros históricos As Cascas secas da espécie Cinchona succiruna eram utilizadas para o tratamento de alguns tipos de febre, e várias espécies de Strychnos e Chondodendron americanas e africanas, eram utilizadas para produzir o curare, cuja função era produzir flechas envenenadas para caça e pesca. Os índios sul-americanos utilizavam largamente rapés e bebidas alucinógenas, principalmente em suas práticas religiosas, como as sementes de Piptedemia peregrina (Leguminosae) que eram torradas e moídas para a produção do rapé, cujo princípio ativo é a bufotenina. Cultura indígena Cinchona succiruna Chondodendron Strychnos bufotenina registros históricos Abacate (Perser americana Mill.) registros históricos América Latina O uso de plantas nativas das Américas, como alimento ou remédio, é muito antigo. Registros arqueológicos demonstram que os ameríndios já usavam algumas espécies há mais de dez mil anos. Batata-doce (Ipomoea batatas (L) Lam. ) Cacau (Theobroma cacao L.) Milho (Zea mays L.) Mate (Ilex paraguariensis A. St- Hill) Raízes da salsaparrilha (espécies de Smilx) registros históricos América Latina Espanhóis e portugueses começaram a introduzir as plantas americanas na Europa logo no início da colonização Guaiaco (Guaiacum offcinale L.) USADAS NO TRATAMENTO DA SÍFILIS registros históricos América Latina A humanidade tem uma dívida contraída com os povos ameríndios pelo uso do seu conhecimento etnobotânico, já que as principais fontes de alimentação no mundo hoje são espécies domesticadas a partir da sua cultura. Além de várias substâncias bioativas utilizadas como medicamentos: Cinchona succiruna Quinina Pilocarpina tratamento do glaucoma antimalárico registros históricos A OMS reconhece que plantas usadas há séculos – que contam com tradicionalidade, têm importância como recurso terapêutico. Práticas médicas que contam com a devida tradicionalidade: - Medicina tradicional chinesa - China - Medicina ayurveda – Índia - Medicina ameríndia. Auguste de Saint-Hilaire - botânico francês que descreveu várias espécies de plantas medicinais do Brasil. Infelizmente no Brasil usadas tradicionalmente são muito pouco conhecidas e utilizadas. Poucas espécies citadas por Saint-Hilaire foram submetidas até o momento a estudos farmacológicos - apesar das espécies analisadas apresentarem resultados promissores. - Sambaibinha – antiinflamatório. - Quinas e orelha-de-onça – antimaláricos. - Pinhão-de-purga – purgativo. - Capeba e casca-d`anta – analgésicos. registros históricos A vegetação nativa do Brasil vem sofrendo intenso processo de destruição: BRASIL - Exploração do pau-brasil (Caesalpinia echinata Lam.) pelos portugueses – o pau0brasil apresentava pigmentos vermelhos utilizados para o tingimento de tecidos (brasilina e brasilidina) - XVI - Cultivo da cana-de-açúcar – economia na época da colônia – século XVII - Pecuária – destruiu vastas regiões de vegetação nativa – século XVII - Exploração do ouro e do diamante – durante os séculos XVII e XVIII - estima que o Brasil tenha contribuído com cerca de 50% de todo o ouro e diamantes do mundo – trazendo prosperidade e luxúria para a coroa brasileira - até o esgotamento do ouro no final do século XVIII. - Cultivo do café – iniciado logo após a independência do Brasil (1822). - Produção da borracha (XIX). - Processo de urbanização e industrialização - região sudeste a partir de 1940. registros históricos Consequências da destruição: BRASIL - Apenas 7% da Mata Atlântica encontra-se preservada - e muitas espécies de plantas medicinais foram perdidas. - Atualmente - Projetos de expansão da produção do etanol, soja, mineração, construção de hidroelétricas – vem comprometendo o que restou da vegetação nativa, em especial na Amazônia, no Cerrado e na Caatinga.Resolução nº 459 28 de fevereiro de 2007 – ANVISA. Dispõe sobre as atribuições do farmacêutico no âmbito das plantas medicinais e fitoterápicos e dá outras providências. DISPOSIÇÕES PRELIMINARES Art. 1º - Caberá privativamente ao farmacêutico - direção e/ou responsabilidade técnica na indústria farmacêutica, na farmácia comunitária e magistral, na oficina farmacêutica, no serviço público de fitoterapia, nos ervanários e demais locais onde são desenvolvidas atividades de assistência e atenção farmacêuticas, relacionadas com as plantas medicinais e fitoterápicos. Art. 2º - Atribuições principais dos farmacêuticos: a) participar do processo de implantação dos serviços de fitoterapia; b) promover o uso racional das plantas medicinais e fitoterápicos, contribuindo para o desenvolvimento e fortalecimento dessa prática, por meio da elaboração de materiais informativos e participação em campanhas educativas; c) monitorar, registrar e avaliar os resultados obtidos a partir do acompanhamento do uso das plantas medicinais e fitoterápicos, por meio do estabelecimento de indicadores estabelecidos para tais finalidades. Resolução nº 459 28 de fevereiro de 2007 – ANVISA. Dispõe sobre as atribuições do farmacêutico no âmbito das plantas medicinais e fitoterápicos e dá outras providências. CAPÍTULO II - DO SISTEMA DE SAÚDE CAPÍTULO III - DA FARMÁCIA MAGISTRAL CAPÍTULO IV - DA FARMÁCIA COMUNITÁRIA CAPÍTULO V - DA INDÚSTRIA FARMACÊUTICA CAPÍTULO VI - DA EDUCAÇÃO E QUALIFICAÇÃO PROFISSIONAL CAPÍTULO VII - DA PESQUISA E DESENVOLVIMENTO CAPÍTULO VIII - DO FORNECIMENTO DA DROGA VEGETAL E SEUS DERIVADOS Elencam as atribuições do farmacêutico nessas esferas. Investigação fitoquímica As plantas medicinais são uma fonte muito rica e quase inesgotável de compostos bioativos (metabólitos secundários). Muitos têm sido alvo de pesquisas devido ao grande potencial para a produção de fitoterápicos ou, até mesmo, servir de protótipo para a produção de fármacos pela indústria farmacêutica, como os conhecidos exemplos do ácido salicílico, atropina, vincristina, quinino e muitos outros Objetivos: - Identificação de grupos de metabólitos de uma espécie vegetal cuja constituição química é desconhecida; - Busca de um grupo específico de metabólitos em uma espécie já caracterizada previamente, visando ao isolamento desse metabólito de interesse e sua posterior caracterização estrutural; - Investigação fitoquímica baseada em aspectos etnofarmacológicos e/ou quimiotaxonômicos. - Obtenção do material vegetal - Preparação da amostra para análise - Processos de extração - Análise fitoquímica - Fracionamento, isolamento e purificação de metabólitos ETAPAS - Verificação da autenticidade do material vegetal a ser analisado - parâmetros de identidade botânica, incluindo ensaios macro e microscópicos. Obtenção do material vegetal - Preparação de uma exsicata do material vegetal investigado - com depósito em herbário oficial a fim de comprovar a identidade botânica, evitando, assim, equívocos por similaridade morfológica ou uso de nomes populares na obtenção da planta a ser investigada. - A investigação fitoquímica pode ser realizada a partir do material vegetal fresco ou seco (vantagem - facilidade de fragmentação e estabilidade microbiológica). Preparação da amostra para análise - Usados para obter compostos bioativos de qualidade e quantidade suficientes para a produção de produtos eficazes e seguros. - Divididos em processos extrativos a frio e a quente. Processos extrativos ● Maceração: a extração do material vegetal pulverizado se faz em recipiente fechado, protegido da luz, temperatura ambiente durante algumas horas ou dias, sob agitação ocasional e sem renovação do solvente orgânico extrator. É um dos métodos mais utilizados devido à sua simplicidade e baixo custo. DESVANTAGEM: não ocorre esgotamento do material vegetal. Pode-se fazer a remaceração: onde o processo é repetido com o mesmo material vegetal, mas renovando o solvente extrator. ● Percolação: é uma operação dinâmica indicada para a extração de substâncias termossensíveis farmacologicamente ativas e presentes em baixos teores na droga vegetal. Neste procedimento, ocorre o arraste dos metabólitos de interesse pela passagem contínua do líquido extrator no interior do percolador, levando ao esgotamento do material. Processos Extração a frio ● Turbo-extração ou turbolização: Este método consiste na extração de material vegetal com a simultânea redução das suas partículas, o que facilita a rápida dissolução das substâncias ativas de interesse para o solvente extrator. Por outro lado, a redução do tamanho das partículas da droga vegetal pode dificultar a separação delas da solução extrativa ao final do processo. Processos Extração a frio Sistemas abertos ● Infusão: a extração ocorre pelo contato direto do material vegetal com água fervente em um recipiente coberto. Indicado para partes vegetais com estrutura mole, as quais devem ser rasuradas ou moídas no intuito de otimizar a eficiência da operação de extração. Esse método extrativo não possui capacidade de exaurir a matéria-prima em relação aos metabólitos de interesse. Processos Extração a quente ● Decocção: é uma técnica na qual o material vegetal fica em contato, durante certo tempo, com um líquido extrator em ebulição. Contraindicado para substâncias termolábeis e não é indicada para processos extrativos com líquidos extratores voláteis e com potencial de toxicidade, pois permite que esse solvente seja evaporado para o ambiente. Não necessitam de equipamentos ou vidrarias especiais para serem executados Sistemas fechados ● Extração sob refluxo: procedimento no qual o líquido extrator e o material a ser extraído são colocados em um mesmo recipiente e submetidos a aquecimento (semelhante à decocção), mas necessariamente acoplados a condensadores. Esse sistema permite a utilização de líquidos extratores voláteis, pois o solvente evaporado durante o processo condensa e retorna ao sistema para um novo ciclo. Limitações: não ser exaustivo e a inviabilidade de ser utilizado para extração de substâncias termossensíveis. ● Extração em aparelho de Soxhlet: técnica com princípios semelhantes aos da extração sob refluxo, mas com a substancial diferença de que o material extraído e o líquido extrator ficam em compartimentos distintos. Essa separação permite que, a cada novo ciclo de extração, o solvente renovado entre em contato com o material vegetal a ser extraído, possibilitando uma extração altamente eficiente e com quantidade reduzida de solvente. Processos Extração a quente Sistemas fechados ● Hidrodestilação - bastante indicado para extrair óleos voláteis de determinados vegetais frescos, em que as partes devem permanecer em contato direto com água em ebulição, enquanto o vapor de água dilata as paredes celulares e arrasta consigo o óleo de interesse. Em seguida, o vapor (que consiste na mistura de óleo e água) passa por um condensador, onde ocorre a formação de duas fases líquidas que podem ser facilmente separadas, já que são imiscíveis (óleo e água). Em geral, o aparelho de Clevenger é usado para este processo, principalmente, em escala laboratorial. Limitações: devido ao tempo prolongado deste método e o contato direto da matéria-prima vegetal com a água fervente, processos hidrolíticos e outras reações indesejáveis podem ocorrer. Processos Extração a quente Sistemas fechados ● Arraste por vapor de água - O método é recomendado para a extração de óleos voláteis de plantas frescas e, apesar, de seguir, praticamente, o mesmo princípio físico-químico da hidrodestilação (óleos voláteis possuem tensão de vapor mais elevado do que a água), sua grande vantagem é que o material vegetal não fica em contato direto com a água fervente. O vapor é produzidoem um balão que flui até a parte superior do extrator, onde o material vegetal encontra-se armazenado no interior de outro balão. Em seguida, o vapor segue pelo condensador e a mistura líquida (óleo e água) pode ser, posteriormente, separada por diferença de densidade. Processos Extração a quente Reações químicas de caracterização A caracterização dos principais grupos de metabólitos secundários são baseados em reações químicas que resultam no aparecimento de cor e/ou precipitado nas amostras investigadas. Limitação - possibilidade de ocorrerem reações inespecíficas, gerando tanto resultados falso-negativos como falso-positivos. Além disso, algumas dessas interpretações são subjetivas, pois dependem da avaliação da cor visualizada por parte do analista. análise fitoquímica Análise fitoquímica - Isolar e identificar os metabólitos primários ou secundários por meio de processos cromatográficos e espectroscópicos; Fracionamento, isolamento e purificação de metabólitos - Obter frações enriquecidas em compostos bioativos; - Reduzir os teores de compostos com potencial de toxicidade, como, por exemplo, os alcalóides pirrolizidínicos. Fracionamento, isolamento e purificação de metabólitos ● 1° ETAPA: preparação do extrato bruto. Nessa etapa pode ser realizada uma investigação farmacológica in vitro ou in vivo ou uma cromatografia analítica preliminar a fim de constatar a presença do grupo de metabólitos ou do composto de interesse no extrato da droga vegetal investigada. ● 2° ETAPA: partição do extrato bruto com solventes (extração líquido-líquido) - sendo necessário que os líquidos envolvidos no processo sejam imiscíveis - tem por objetivo separar os compostos considerando sua solubilidade e seu coeficiente de partição em diferentes solventes. Para esse procedimento, a escolha dos solventes ocorre baseada no grau de polaridade crescente deles (p. ex., hexano < diclorometano < acetato de etila < n-butanol). Fracionamento, isolamento e purificação de metabólitos Fracionamento, isolamento e purificação de metabólitos Após a preparação dos extratos e do processo de partição com solventes, a obtenção de frações enriquecidas ou o isolamento de compostos bioativos ocorre pelo uso de técnicas cromatográficas. Objetivos: isolamento de uma substância específica (processo preparativo) ou verificar a presença e o teor de determinado metabólito em uma matriz (processo analítico). Técnicas cromatográficas Os processos cromatográficos podem ser divididos em técnicas planares e em coluna planares coluna Técnica planar principal: Cromatografia em Camada Delgada (CCD) Comparativa e Preparativa Comparativa - objetivo de caracterizar os componentes presentes em uma mistura a partir de valores de Rf (fator de retenção = distância atingida pela mancha a partir da origem/distância percorrida pelo solvente desde a origem) e pela coloração desenvolvida frente a diferentes agentes cromogênicos. Preparativa - isolar e/ou purificar um metabólito específico. Técnicas cromatográficas Técnica planar principal: Cromatografia em Camada Delgada (CCD) Comparativa e Preparativa Técnicas cromatográficas 1. fase estacionária da placa (sílica, alumina, etc.); 2. sistema de solventes orgânicos para a eluição dos compostos; 3. técnicas de detecção, física (luz UV) ou química (reagentes de derivatização) Técnica em coluna: Cromatografia Líquida (CL) - para isolar e purificar os alcalóides presentes nos extratos orgânicos. São empregadas colunas de vidro de diversos comprimentos e diâmetros, preenchidas por uma fase estacionária, onde as fases móveis foram escolhidas de acordo com análises de cromatografia de camada delgada comparativa da amostra. Técnicas cromatográficas Técnicas cromatográficas Cromatografia Gasoso (CG) e a Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) - técnicas analíticas mais descritas na literatura para a análise de produtos naturais. Essa preferência, nas últimas décadas, não está somente relacionada às especificidades de cada uma delas, mas também por serem as mais utilizadas pelos códigos oficiais farmacêuticos (Farmacopeias) de distintos países, como Brasil e Estados Unidos e da Comunidade Europeia. Técnicas cromatográficas Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) - Técnica analítica mais utilizada na área de produtos naturais, especialmente pela amplitude de amostras passíveis de análise por essa metodologia, assim como pela possibilidade de quantificação dos compostos de interesse. - O grande avanço na CLAE na área de produtos naturais ocorreu quando o cromatógrafo passou a ser acoplado a espectrômetros de massas (EM) e de ressonância magnética nuclear (RMN), fato este que possibilitou a elucidação estrutural completa de moléculas sem a necessidade de amostras de referência para comparação. Técnicas cromatográficas Técnicas cromatográficas Cromatografia Gasoso (CG) Técnica aplicável para separação e análise de misturas cujos constituintes tenham ponto de ebulição de até 300 ºC e que sejam termicamente estáveis. Essas características podem ser encontradas naturalmente nas amostras a serem analisadas, como os mono e sesquiterpenos constituintes dos óleos voláteis, ou ainda introduzidas nas moléculas por reações de derivatização, como no caso dos ácidos graxos e dos aminoácidos. Principais técnicas espectroscópicas utilizadas: ultravioleta (UV), infravermelho (IV), espectrometria de massas (EM) e ressonância magnética nuclear (RMN)]. RMN seja a ferramenta mais eficiente para elucidação estrutural de compostos de origem natural, a utilização de UV e IV ainda contribui de forma significativa para a obtenção de dados específicos, como presença de grupos funcionais e padrão de insaturação. Espectro de massas de um composto traz informações únicas, como sua massa molecular e seus padrões de fragmentação. Essas informações permitem estabelecer a fórmula molecular desta substância pelo valor de massa obtido, enquanto o padrão de fragmentação permite obter informações relativas aos grupos funcionais, radicais substituintes e presença ou ausência de cadeias laterais no composto investigado. Elucidação estrutural RMN - caracteriza-se por ser uma técnica não destrutiva que fornece dados do número e do tipo de átomos de hidrogênio e de carbono dos compostos. - Os espectros de hidrogênio (1H) fornecem os deslocamentos químicos de todos os hidrogênios existentes na molécula em uma faixa de 0 a 16 ppm, a integração de cada hidrogênio e as constantes de acoplamento (J) com os hidrogênios que estão localizados nos carbonos adjacentes. - Os espectros de RMN 13C unidimensionais fornecem os deslocamentos químicos dos diferentes tipos de carbonos presentes na molécula, os quais estão distribuídos em uma faixa de frequência de 0 a 220 ppm (deslocamentos: carbono da carbonila, aproximadamente entre 220 e 160 ppm; a dos carbonos aromáticos ou insaturados (160 a 110 ppm); a dos carbonos alifáticos oxigenados, entre 110 e 50 ppm; e a dos carbonos alifáticos (50 a 0 ppm). Elucidação estrutural Outras duas técnicas utilizadas na elucidação estrutural de produtos naturais são o dicroísmo circular e a cristalografia de raios X. Dicroísmo circular (DC) - técnica espectroscópica que permite a determinação da configuração absoluta de enantiômeros e baseia-se na medida da diferença de intensidade de absorção entre a luz polarizada dextrógira e levógira. Para a execução dessa metodologia, a substância a ser analisada deve absorver na região do ultravioleta e ser comparada com uma substância de configuração conhecida que tenha substituintes semelhantes (ou próximos) ao redor do centro estereogênico. Cristalografia de raios X (CRX) - é a ferramenta mais utilizada para a determinação da estrutura tridimensional das moléculas, que se baseiana dispersão de raios X através de um cristal da molécula em estudo. Elucidação estrutural ● Técnica analítica capaz de investigar desde moléculas pequenas e simples até moléculas volumosas e complexas, como proteínas e ácidos nucleicos. Essa versatilidade a torna uma ferramenta promissora para diversas áreas do conhecimento, incluindo a análise e doseamento de metabólitos secundários. ● A EC é definida como uma técnica de separação baseada na diferença de migração de compostos iônicos ou ionizáveis na presença de um campo elétrico. Diversos grupos de metabólitos secundários podem ser analisados por EC, como alcaloides, flavonoides, ácidos fenólicos e terpenos. Eletroforese capilar FIM!!!
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