Silicon-based Drugs - Part 9

Silicium enthaltende Medikamente - Abschluss der Reihe

Silicium enthaltende Verbindungen sind in mehrfacher Hinsicht interessante Kandidaten für Pharmaka.

Der gezielte Silicium-Kohlenstoff-Austausch bietet die Möglichkeit, bestehende Medikamente in ihrem Wirkungsspektrum zu modifizieren und so zu "besseren" Medikamenten zu kommen. Beispiele für diese Strategie sind Silperison, Sila-haloperidol und Sila-venlafaxin.

Die Einführung von Silicium-enthaltenden Substituenten bzw. Endgruppen verändert ebenfalls das Wirkungsspektrum bekannter Medikamente. Diese Substitution ist relativ einfach zu realisieren. Beispiele sind Silabolin und siliciumhaltige Derivate von Indomethacin.

Silatrane sind eine große Verbindungsklasse mit einem breiten Spektrum physiologischer Wirkungen. Es gibt keine kohlenstoffanalgoen Verbindungen zu Silatranen. Atrane gibt es nur mit Elementen, die eine Höherkoordination erlauben.

Trotz der zahlreichen Möglichkeiten und Ansätze werden bisher kaum Silicium enthaltende Medikamente angewendet. Die Zulassung einer Medikamentes erfordert umfangreiche Tests und Untersuchungen. Diese kosten sehr viel Geld. Nur wenn ein sehr vielversprechender Kanidat gefunden ist, werden klinische Tests durchgeführt. Bisehr mangelte es bei den siliciumhaltigen Medikamenten unter anderem an der Finanzierung solcher Tests. Schließlich ist eine mögliche Toxizität der siliciumhaltigen Verbindungen auch noch Gegenstand fortlaufender Diskussionen und kann ein wichtiger Hinderungsgrund für den Einsatz dieser Medikamente sein.

Zugelassene pharmazeutisch aktive Molekülverbindungen sind heute immer noch hauptsächlich rein organische Verbindungen. Der strategische Ersatz von Silicium gegen Kohlenstoff in solchen Verbindungen ist häufig nicht patentrechtlich abgesichert. Damit ergibt sich die Möglichkeit, durch die Einführung von Siliciumatomen neuartige und patentierbare Pharmaka zu erzeugen. Diese könnten durchaus eine höhere biologische Aktivität und geringere Nebenwirkungen aufweisen.

Von bereits zugelassenen rein organischen Pharmaka sind die pharmakologischen Eigenschaften und die Toxizitätsprofile bereits bekannt. Außerdem ist die Arzeneimittelsicherheit genau untersucht und es gibt etablierte Herstellungs- und Formulierungsmethoden für diese Mittel. Daher ist der Silicium-Kohlenstoff-Austausch auf der Grundlage von bereits zugelassenen Pharmaka ein kostengünstiger Weg und birgt geringere Risiken in der Arzneitmittelentwicklung als die völlige Neuentwicklung eines Medikamentes.

Die Möglichkeiten des intelligenten Medikamentendesigns ("smart drug design") wurden von Tacke und Mitarbeitern erst kürzlich am Beispiel des Sila-Loperamids demonstriert. Bei diesem Medikament wurde durch Einführung des Siliciumatoms eine Angriffsstelle für den Metabolismus des Medikaments ("metabolic soft spots") geschaffen, die das Auftreten schädlicher Metaboliten verhindern.

Das Thema bietet viel Stoff zum Nachdenken. Lesen Sie doch weiter in den unten angegebenen Quellen oder ziehen Sie sich zum Nachdenken in die Studierstube zurück wie der abgebildete Alchemist.

Abbildung: "Der Alchemist" von Mattheus von Helmont, 1623-1679 (Quelle der Abbildung:  Wikimedia Commons, Attribution: Chemical Heritage Foundation).

Quellen:

• Stephen Gately, Robert West: "Novel therapeutics with enhanced biological activity generated by the strategic introduction of silicon isosteres into known drug scaffolds" Drug Development Research 68, (2007) 156–163. 
• R. Tacke, H. Zilch: "Sila-substitution - a useful strategy for drug design?" Endeavour 10 (1986) 191–197.
• Katja A. Strohfeldt: "Essentials of Inorganic Chemistry - For Students of Pharmacy, Pharmaceutical Sciences and Medicinal Chemistry", Wiley 2015.