Biopharmazie und Technologie (Subject) / 1 (Lesson)

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  • Was ist eine Arzneiform? = galenische Form; Applikationsform Wirkstoff + Hilfsstoff -> Arzneiform Hilfsstoff -> Scheinarzneistoffe -> Placebo
  • Feste Darreichungsformen? Pulver Granulate Kapseln Tabletten Dragee -> runde Tablette wird mit einem Überzug aus Zucker versehen (dragiert) Filme Implantate
  • Halbfeste Darreichungsformen? Salben Cremes Gele Pasten Suppositorien (=Zäpfchen) Vaginalzäpfchen Transdermale Pflaster
  • Flüssige Darreichungsformen? Lösungen Dicksäfte Suspensionen Emulsionen Extrakte Tinkturen Perkolate ->warmes Lösungsmittel, wie beispielsweise Wasser oder Alkohol, durch die Pflanzen oder Pflanzenteile hindurchgeleitet Teegemische
  • Applikationsrouten am Menschen Ohr Auge Nasal Pulmonal Oral Peroral (durch den Mund) Parenteral (Intravenös, Intramuskulär, Subkutan, Intrathekal (Wirbelsäulenflüssigkeit)) Dermal Transdermal Rektal Vaginal Nägel
  • Generika? Neues Arzneimittel, das eine Kopie eines ehem. geschützten AM ist
  • Biologika und Phytopharmaka Arzneimittel aus biologischen Quellen (Phytopharmaka, Pflanzen)
  • Biopharmazeutika? AM die in GMO hergestellt werden (z.B. Insulin)
  • Biosimilars möglichst ähnliche Kopie eines Biopharmazeutikums, müssen nicht chem. Ident sein.
  • Was ist das Arzneibuch? = Pharmakopöe Das Arzneinbuch hat die Aufgabe, die Volksgesundheit mit Hilfe von anerkannten Regeln zu fördern, die von allen Personen im Gesundheitswesen einzuhalten sind. Europäisches AB, (Östrerr. AB, Homöopathisches AB) -> Enthalten nur Monographien die es nicht im Ph Eur gibt
  • Aufbau Ph. Eur. Allgemeiner Teil 1Allg. Vorschriften 2Allg. Methoden (Geräte, Prüfungen, Biolog. Bestimmungen) 3Behältnisse 4Reagenzien 5Allg. Texte Spezifische Monographien
  • ICH International Conference on Harmonisation of Technical Requirements for Registration of Pharmaceuticals for human use. Gesetzliche Grundlage für die Zulassung von AM in USA, Europa und Japan
  • PIC Pharmazeutical Inspection Convention Übereinkommen zur Anerkennung von Inspektionen pharm. Betrieben
  • Rechtsverbindlichkeit zulassungspflichtige Fertigarzneimittel ICH,WHO,PIC -> Empfehlungen für -> EU-GMP-Richtlinien (und Leitfäden) -> Arzneimittelgesetz (Nationale Verbindlichkeit)
  • Rechtsverbindlichkeit nicht-zulassungspflichtige Magistrale Zubereitungen ICH,WHO,PIC -> Empfehlungen für -> EU-GMP-Richtlinien (und Leitfäden) -> Apothekenbetriebsordnung (Nationale Verbindlichkeit)
  • Welche Anforderungen stellt das GMP an AM Wirksamkeit Unbedenklichkeit Pharmazeutische Qualität (Über die Laufzeit des AMs) Gesicherter NW aller Kriterien wird verlangt
  • Fertigarnzeimittel Zulassung In vitro Experimente GLP In vivo Tierversuche GLP Phase 1-3 GMP/Good Clinical Practice Post-marketing surveillance GMP Nachweis von Unbedenklichkeit u Wirksamkeit bei den Zulassungsbehörden
  • Wie werden Wirksamkeit und Unbedenklichkeit bei Magistralen Zub. gesichert? Arzt (Verordnung): Wirksamkeit: Durch Wahl von WS, Dosis und Darreichungsform Unbedenklichkeit: Durch Wahl der Dosis Apotheke (Plausibilitätsprüfung):  Wirksamkeit: Eig. nicht im Verantwortungsbereich (Bei Bedenken Rücksprache mit Arzt) Unbedenklichkeit: Überprüfung WS-Dosis gehört zur Plausibilitätsprüfung von Ärztlichen Rezepten vor d. Herstellung.
  • Was sind wesentliche GMP-Leitfäden 1. Personal gut ausgebildetes, qualitäts- und verantwortungsvolles Personal 2. Räumlichkeiten Geeignete Räumlichkeiten, die eine getrennte Herstellung, Bearbeitung, Verpackung, Etikettierung und Prüfung des AMs, müssen vorhanden sein. (Vermeidung von Verwechslungen, Verunreinigungen und mangelhaften Prüfungen) 3. Kennzeichnung  von Behältnissen Bei allen Produktionsstufen müssen Behältnisse eindeutig und akkurat gekennzeichnet sein.  4. Produktionshygiene Bei allen Produktionsstufen müssen Räumlichkeiten und Geräte sorgfältig und Regelmäßig gereinigt werden. Regelmäßige Gesundheitskontrollen beim Personal sind durchzuführen. 5. Qualität der Ausgangsmaterialien Die herstellende Firma/Apo hat sicherzustellen, dass die eingekauften Ausgangsmaterialien (WS, Hilfsstoffe, Reagenzien, Referenzstandards, etc.) die entsprechende Qualität besitzen. 6. In-Prozess und Endprodukt Qualitätskontrollen Qualitätsmerkmale müssen bei jedem Produktionsschritt der sich auf die Qualität auswirkt, erfasst und dokumentiert werden. (In-Prozess-Kontrollen) Endproduktkontrolle erfassen die Qualität des Endproduktes 7. Qualitätskontrollsysteme Systeme zur Auffassung, Bearbeitung und Dokumentierung von Beschwerden und UAW müssen vorhanden sein. (Vermeidet zukünftige Fehler) 8. Inspektionen Selbstinspektionen: Die interne Überprüfung und Dokumentierung der eigenen Herstllungspraxis Audit: Die Überprüfung und Dokumentierung der eigenen Herstellungspraxis von einer Akkreditierten, externen Gesellschaft.
  • Was ist Biopharmazie? die Beeinflussung der Wirksamkeit eines Arzneistoffes  durch die Arzneiform Pharmakodynamik (Organismus auf AM) <--> Pharmakokinetik (AM auf Organismus)
  • Pharmakokinetische Parameter LADME
  • Prozesse 0. Ordnung? A -> B dC/dt = k [A]0 Die Reaktion ist unabh. von der Ausgangskonzentration, die Reaktionsgeschw. bleibt konstant Die Diffusionsgeschw. bleibt auch konst.
  • Formel Prozesse 0. Ordnung? Konz (mol/m3) Ct=-kt + CA0
  • Prozesse 1. Ordnung chem. Reaktion Diffusion aus erschöpfbaren Quellen dC/dt=k[A]1 Der Gradient nimmt ab und damit auch die Geschwindigkeit
  • Kinetik 1.Ordnung ln C = ln C0 -  k*t -> lineare wenn y-Achse lnC C = C0*e-kt  -> Parabel wenn Y-Achse C
  • Prozesse 2. Ordnung chem. Reaktion: A+A->B A+B->C dC/dt=k [A]2 Gradient nimmt ab -> Geschw. nimmt ab
  • Prozesse 2. Ordnung Formel 1/C = 1/C0 + kt   Gerade bei Y-Achse = 1/C C = C0 + 1/kt     Parabel bei Y-Achse = C
  • Typische kinetische Abläufe während der Liberation Zerfall d Arzneiformen Freisetzung des kristallinen WS Auflösung
  • Mit welcher Ordnung erfolgt die Auflösung eines Arzneistoffes? 1. Ordnung
  • Noyes-Whitney (Nernst-Brunner) Gleichung Kinetik 1. Ordnung dn/dt = -D A (dC/dx) C = Cs (1 -  e-kt) dn/dt....Auflösungsgeschw. einer stoffmenge (mol/s) D....Diffusionskoeffizient (m2/s) A....Partikeloberfläche (m2) dx=h....Diffusionsstrecke durch die ungerührte Schicht (m) dC=(Cs-C) = Sättigungskonz. minus Konzentration in der Bulk Flüssigkeit (Konz. Gradient) (mol m3)
  • Wo findet Absorption im Körper statt? Magendarmlumen (mukosale Schleimhaut) -> Blutplasma (Durch Endothelschicht)
  • Struktur der Epithelschichten? Einschichtiges Plattenepithel Alveolare Diffusionsbarriere Einschichtiges kubisches Epithel Drüsen Absorption Sekretion Einschichtiges Zylinderepithel GI-Trakt Absorption Sekretion Mehrreihiges Epithel  Trachea Mukustransport Mehrschichtiges Plattenepithel Mund, Scheide Schutzfunktion Mehrschichtiges kubisches Epithel Schweiß, Speichel, Milchdrüßen  Schutzfunktion Mehrschichtiges Zylinderepithel männ. Harnröhre Schutzfunktion Urothel (mehrere Schichten, verschiedene Größen) Blase, Harnröhre Schutz/Dehn-funktion
  • Strukturen der Kapillaren im Körper? Kontinuierlich Gehirn/Rückenmark und Herz-/Skelettmuskeln fast undurchlässig für hydrophile Stoffe Fenestriert GI, Nieren, Drüsen gut durchlässig für hydrophile Stoffe Sinusoidal (=diskontinuierlich) Leber, milz, Konchenmark sehr gut durchlässig für hydrophile Stoffe
  • Arzneistofftransport durch die Schleimhaut? Transzellulär (aktiv, passiv) Parazellulär (durch intrazellulär Spalt) Passiv: über Kanäle und über Carrier Aktiv: über Carrier durch ATP Transport 
  • Passive Diffusion von....... durch die Doppellipidschicht? kleine hydrophobe ungeladene Arzneistoffe Undissozierte Form von Salzen
  • Absorptionkinetik bei passiver Diffusion durch eine Lipidschicht Erfolgt über Kinetik 1. Ordnung 1.Ficksches Diffusionsgesetz
  • Was ist ein Verteilungskoeffizient? Verteilungskoeffizient oder log P: Das Verhältnis zweier Konzentrationen einer ungeladenen, gelösten Substanz in zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten nach einstellen eines Äquilibriums. aber es gibt auch Distributionskoeffizient oder log D: Das Verhältnis der Konzentrationen sämtlicher, geladener und ungeladener, gelösten Spezies in 2 nicht-mischbaren Flüssigkeit nach einstellen eines Äquilibriums.
  • Was sind Sink-Bedingungen? Von Sink-Bedingun­gen spricht man bei Auf­lö­sungs- und Resorpti­ons­vorgän­gen dann, wenn der auf­gelös­te oder resorbier­te Stoff stän­dig ab­transportiert wird, so dass die Konz. im Akzeptor­raum (siehe Resorpti­ons­mo­delle) ge­ring bleibt.
  • Welchen Einfluß hat der log P/D auf die Resorption? hoher log P/D = gute Resorption
  • Resorption von schwachen Säuren im GI-Trakt schwache Sren im Magen? log [HS]/[S-] = pks - pH Bsp. pKs = 5,4 pH Magen: 3,4 Magen [HS/S-] = 105,4-3,4=100    eher undissoziert Blut [HS/S-] = 105,4-7,4(Blut)=0,01  eher dissoziert Obwohl im darm die Stoffe eher dissoziiert vorliegen anstatt wie im Magen, hat er jedoch eine Fläche von 40m2 anstatt von 1 m2
  • Transportkinetik bei carrier-vermittelten Transportmechanismen Erfolgt nach Michaelis-Menten Kinetik v=(vmax*C)/(Km + C) v....dC/dt=Transportgeschwindigkeit einer Stoffmenge (mol s-1) vmax....maximale Transportgeschwindigkeit C....Wirkstoffkonzentration (mol m-3) Km....Michaeliskonstante (mol m-3)
  • Bekannte Influx und Efflux Transport P-gp (p-Glycoproteine) MRP (Multi-drug resistance proteins) ABC (ATP Binding cassette) SLC (Solute Carrier)
  • Wie wird die Arzneistoffkonzentration klinisch gemessen? Nach Einnahme des Arzneimittels werden Blutprobenin regelmäßigen Abständen entnommen und die Wirkstoffkonzentration im Plasma gemessen. Liberationsgeschw. >> Absorption ->Absorptionk. Kinetik 1. Ordnung Liberationsgeschw. << Absorption Absorptionskurve folgt der Liberationskinetik
  • Bindung von WS an Blutkomponenten? Serumalbumin ... vorw. an schwache Sren u Lipophile WS Saures alpha-Glykoprotein....Basische Arzneistoffe Lipoproteine.... Basische Arzneistoffe Erythrozyten....Methadon Bindung ist meist reversibel und Wirkt als Depotform
  • Einflussfaktoren für die Gewebeverteilung eines WS? Blutperfusionsrate Bindungsaffinität des WS zu Gewebe (Lipidgehalt ist ausschlagsgebend) pH-Wert Permeabilität der Zellmembran  Fettdepot kann als sehr langanhaltendes Depot fungieren, signifikante Konz. tagelang nach dem Absetzen präsent.
  • Effekt der Verteilung auf die Platinkonzentration? Es können nur ungebundene WS gemessen werden, welche mit hoher Affinität oder rapider Verteilung erniedrigen die Konz.
  • Wie werden Arzneistoffe abgebaut und für die Ausscheidung vorbereitet. Phase 1 Metabolismus: Oxidation, Reduktion, Hydrolyse mit CYP450, ALDH, ADH, MAO, Esterasen, Epoxidhydrolasen Phase 2 Metabolismus: Konjugation mit Glucoronsren, Methylg., Acetylg., Gluthathion Phase 3 Metabolismus: Weitere Modifikationen Polar -> Niere unpolar -> Darm
  • Wichtige Eigenschaften von CYP450 Expression im glatten ER Substrate sind meistens lipophile Verbindungen Besitzen eine Häm-gruppe, diese funktion ist für oxidative Aktivität verantwortlich Brauchen Redoxpartner (e--Donatoren) für katalytische Aktivität bindet Sauerstoff und verwandelt ihn in eine aktivierte Form für Oxidationen können auch unter O2 ausschluss reduktionen machen
  • Genereller Mechanismus von Cytochromenzymen Enzym, das den Elektronentransfer von NADPH/H+ auf mikrosomale Cytochrom P450-Monooxygenasen -> POR In der Membran der Mikrosomen bilden CPR und CYP einen Komplex, der die Elektronen von NADPH/H+ aufnimmt und dadurch die Oxidation ermöglicht.
  • CYP Einflusse auf Pharmakokinetik und Drug-Drug-interactions Pharmakologie des WS: CYP Substrate können zu inaktiven Metaboliten transformiert werden Das Pharmakokinetik Profil der aktiven Form wird beeinflusst (cmax word vermindert) Drug-Drug-Interactions: Bestimmte WS können CYP-Expression induzieren -> vermehrte Biotransformation der WS Hemmung der CYP -> Toxische Konz. errreichbar