13. Determinación Kd Medicamentos

13. DETERMINACIÓN DE Kd DE MEDICAMENTOS
Objetivo
Determinar las constantes de partición agua/octanol (w/o) de diversos medicamentos,
utilizando los conceptos de espectroscopía UV/Vis.
Material que el estudiante debe traer
Espátula pequeña, agitador magnético, micropipetas de vidrio desechables con bulbo
(mínimo 6). Equipo de Seguridad COMPLETO.
Cuestionario
1. ¿Por qué se utilizarán solventes (Agua y 1-octanol) presaturados?
2. ¿Cuál es el blanco que deberá utilizar para éstas determinaciones?
Fundamento teórico
El diseño de una droga o medicamento incluye crear una molécula que actúe sobre un
objetivo o diana terapéutica, que puede ser una región general o un sitio específico y que
tenga un efecto terapéutico en el paciente. Esta propiedad dependerá de la estructura de
la molécula así como su afinidad por las diferentes fases (acuosas o lipídicas) que
encuentre en el organismo. Cuando una droga o medicamento se administra vía oral,
ésta pasa del estómago al intestino y de allí, la molécula debe pasar a través de una capa
de células antes de que pueda ingresar a la corriente sanguínea y ser distribuida a través
del cuerpo. Esto requiere cruzar dos veces a través de la membrana celular,
principalmente apolar; primero, para pasar del intestino a la célula y luego para pasar de
la célula a la sangre.
Las propiedades de solubilidad tienen una gran influencia en la habilidad de la molécula
para poder sufrir este proceso; debe ser lo suficientemente polar para que no precipite en
la solución acuosa que conforma básicamente a los organismos vivos, pero lo
suficientemente apolar para poder atravesar la bicapa lipídica que forma la membrana
celular. En la membrana celular se van a encontrar fosfolípidos, que son moléculas
anfipáticas, ordenadas en la bicapa lipídica de la membrana celular de manera que dentro
de la bicapa está la parte hidrofóbica y orientada hacia afuera, estará la parte hidrofílica.
La figura representa de forma muy simplificada una capa de células separando el intestino
del corriente sanguíneo y el trayecto que debe seguir un medicamento o droga para llegar
al torrente sanguíneo. (Tomado de Harris M., Logan J. J.Chem.Educ. 2014, 91, 915)
El coeficiente de partición (P) o coeficiente de distribución (KD) es una constante que
describe el equilibrio para un proceso en el cual un soluto es repartido entre dos fases.
Este valor resulta útil para estimar la distribución de drogas o medicamentos dentro del
cuerpo.
K=[Droga]fase lipídica/[Droga]fase acuosa
Drogas con alto coeficiente de partición (hidrofóbicas) se distribuyen preferencialmente
hacia los tejidos grasos, por ejemplo mientras que drogas con bajo coeficiente de partición
(hidrofílicas) preferirán el suero sanguíneo u otra región con alto contenido acuoso. Los
coeficientes de partición son útiles también para predecir estabilidad metabólica, ya que
drogas muy hidrofóbicas deben ser metabolizadas a compuestos más polares para
incrementar su solubilidad en agua y hacer más eficiente la excreción urinaria.
Dada la complejidad de las células no se hacen mediciones directas de la partición de un
compuesto dentro de los componentes lipídcos y acuosos de la célula, sino se puede
emplear un modelo simple, en el cual el 1-octanol funciona como lo haría la parte lipídica
de la membrana celular y agua o una solución buffer, como la parte acuosa, pudiendo
entonces calcular KD que también, por lo general, se reporta como logKD y que nos
indicará si la droga prefiere sitios lipídicos o acuosos.
En este experimento, se investigará la capacidad de diversas drogas para moverse a
través de fases acuosas y orgánicas y se determinará logKD al medir la concentración en
equilibrio entre una fase acuosa y una orgánica, usando espectroscopía UV-Vis.
Procedimiento
Preparación de los disolventes:
Agua saturada con 1-octanol y 1-octanol saturado con agua: en un vaso de precipitados o
matraz Erlenmeyer de tamaño adecuado, colocar agua y 1-octanol y agitar durante varias
horas, luego, trasvasar a un embudo de separación y separar las fases. Guardar en
frascos etiquetados adecuadamente, sin olvidar incluir en la etiqueta, la fecha de
preparación.
Preparación de soluciones madre:
Pesar 0.0050 g de cada una de las siguientes sustancias y disolver en agua saturada con
1-octanol, aforando a 100.0 mL en un matraz volumétrico. Se necesitará agitación para
disolver completamente la sustancia y se sugieren los siguientes tiempos de agitación:
Fenacetina
Acetaminofén
Sulfanilamida
Cafeína
20 min
10 min
05 min
agitar hasta disolver, es más soluble que las otras sustancias
Determinar la longitud de máxima absorción (λmax) para cada una de las sustancias y
determinar la absorbancia a esa longitud de onda para calcular el coeficiente de extinción
molar (ε) de cada sustancia. Debe procurarse obtener un valor de absorbancia entre 0.6 y
0.8; puede diluir la solución madre en el caso de que la absorbancia sea mayor, pero si es
menor, deberá preparar una solución de mayor concentración.
En este experimento, no se preparará una curva que relacione absorbancia vrs.
Concentración, sino que se trabajará asumiendo que todas las sustancias, en el rango de
concentraciones que se trabajarán, cumplen adecuadamente la ley de Lambert-Beer.
Para el cálculo de las concentraciones, se utilizará la ecuación A = εbc.
Cálculo de KD para cada sustancia
El instructor les indicará cuál es la sustancia que cada pareja de trabajo debe usar.
Utilizando pipetas volumétricas, mida 10.0 mL de la solución madre (recuerde que esta
solución debe tener una absorbancia entre 0.6 y 0.8) y colóquela en un embudo de
separación. Añada 10.0 mL de 1-octanol saturado con agua y proceda a realizar la
extracción, agitando la ampolla con movimientos circulares. Cuide de no sacudir la
ampolla, porque se formarán emulsiones que tardan mucho en romperse, pero agite de
manera tal que garantice una buena extracción. Deje reposar por 2 minutos para que las
fases se separen y determine la absorbancia de la fase acuosa a la longitud de onda de
máxima absorción que usted encontró para su sustancia. Repita este procedimiento dos
veces más. Note que solamente realiza una extracción para cada alícuota de solución
madre. Ahora, repita el procedimiento usando 5.0 mL de solución acuosa y 10.0 mL de 1octanol saturado con agua.
Diagrama de Flujo
Dibujar el diagrama de flujo en el cuaderno.
Referencias
 Logan, J. Harris, M. (2012). Determination of log Kow Values for Four Drugs.
Journal of Chemical Education. DOI: 10.1021/ed400655b