โดย Aaron W. Harrison, วิทยาลัยออสติน

จะเกิดอะไรขึ้นถ้ามีวิธีที่ผู้ป่วยปวดจะได้รับพลังการบรรเทาความเจ็บปวดทั้งหมดของ opioids โดยไม่มีผลข้างเคียงที่เสพติด

Opioids เป็นหนึ่งใน ยาแก้ปวดที่ทรงพลังที่สุด ใช้ได้ แต่ ชาวอเมริกันนับล้าน ได้ต่อสู้กับการใช้ยาฝิ่นตามใบสั่งแพทย์ในทางที่ผิดหลังจากติดยาเสพติด เกิดความรู้สึกสงบและอิ่มเอิบใจขึ้นด้วย. แต่การวิจัยใหม่ชี้ให้เห็นว่าอาจมีวิธีปรับแต่งสารเคมี opioids เพื่อลดศักยภาพในการเสพติด

การระบาดของโรคฝิ่นในสหรัฐระลอกแรกเริ่มขึ้นในปีค.ศ ทศวรรษ 1990. ภายในปี 2558 โดยประมาณ ชาวอเมริกัน 11.5 ล้านคน กำลังดิ้นรนกับการใช้ยาฝิ่นตามใบสั่งแพทย์ในทางที่ผิด ศูนย์ควบคุมและป้องกันโรคประมาณการว่า เสียชีวิตเกือบ 500,000 คน จากการใช้ยาเกินขนาดตั้งแต่ปี 2542 ถึง พ.ศ. 2562 รายงานล่าสุดแสดงให้เห็นว่าวิกฤตสุขภาพที่กำลังดำเนินอยู่นี้ได้ทวีความรุนแรงขึ้นในช่วง การระบาดใหญ่ของโควิด -19. สหรัฐทำสถิติสูงสุด 93,000 เสียชีวิตเกินขนาดในปี 2020เพิ่มขึ้น 29% จากปีก่อนหน้า

หลายคนที่ติดฝิ่นรายงานการใช้ยาเหล่านี้เพื่อบรรเทา ความเจ็บปวดทางกาย: การรักษาอาการปวดเรื้อรัง เป็นสาเหตุสำคัญของการใช้ฝิ่น แต่ในปัจจุบันยังไม่มียาชนิดใดที่เทียบเท่ากันที่สามารถบรรเทาอาการปวดได้ในระดับเดียวกันโดยไม่มีความเสี่ยงจากการเสพติด

อย่างไรก็ตาม ฝิ่นที่เสพติดน้อยกว่าอาจเป็นเครื่องมือสำคัญในการจัดการกับการแพร่ระบาดของฝิ่น ฉันคือ นักเคมีกายภาพ สนใจปัญหานี้ และกลุ่มวิจัยของฉันใช้เคมีเชิงคำนวณเพื่อตรวจสอบว่ายาฝิ่นเช่นมอร์ฟีนสามารถออกแบบใหม่ได้อย่างไร กำหนดเป้าหมายบริเวณความเจ็บปวดโดยเฉพาะโดยไม่ส่งผลกระทบต่อสมอง.

ในกระบวนการพยายามพัฒนายาแก้ปวดที่เสพติดให้น้อยลง นักวิจัยได้ผลิตฝิ่นรูปแบบต่างๆ ที่เสพติดมากขึ้น

ชีวเคมีของฝิ่น

ฝิ่นมีหลายประเภทที่แตกต่างกันไปตามโครงสร้างทางเคมี อย่างไรก็ตาม opioids ทั้งหมดมีกลุ่มเคมีประเภทเดียวกันที่กำหนดกิจกรรมทางชีวเคมีของพวกมัน มอร์ฟีน ออกซีโคโดน และไฮโดรโคโดน จัดอยู่ในกลุ่มหลักเดียวกันของ อีพ็อกซี่มอร์ฟิแนน opioids และแชร์ให้ใกล้เคียงกัน โครงสร้างทางเคมี.

โครงสร้างของโครงสร้างอีพอกซีมอร์ฟิแนน

มอร์ฟีน ออกซีโคโดน และไฮโดรโคโดน จัดอยู่ในกลุ่มฝิ่นชนิดเดียวกันและมีโครงสร้างคล้ายคลึงกัน
แอรอน แฮร์ริสัน,
CC BY-ND

ในทางกลับกัน Fentanyl เป็นของ ฟีนิลไพเพอริดีน คลาสของ opioids และดูแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง

โครงสร้างทางเคมีของมอร์ฟีนและเฟนทานิล

มอร์ฟีนและเฟนทานิลมีโครงสร้างทางเคมีต่างกัน แต่มีกลุ่มไนโตรเจนร่วมกันซึ่งมีปฏิกิริยาทางเคมีคล้ายกันในกระแสเลือด
แอรอน แฮร์ริสัน,
CC BY-ND

โครงสร้างทางเคมีของโมเลกุลเหล่านี้จะค่อนข้างลึกลับ ถ้าคุณไม่เคยเรียนวิชาเคมีอินทรีย์มาก่อน อย่างไรก็ตาม เราสามารถลดความซับซ้อนของรูปภาพโดยเน้นที่สิ่งที่เหมือนกันระหว่างพวกเขา โมเลกุลทั้งสองมีไนโตรเจนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งที่เรียกว่า an กลุ่มเอมีน. กลุ่มนี้สามารถกลายเป็นประจุบวกผ่านปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำ เช่น ในกระแสเลือด

มอร์ฟีนทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อสร้างโอปิออยด์ที่ออกฤทธิ์

มอร์ฟีนที่มีประจุเป็นกลางทำปฏิกิริยาทางเคมีในน้ำเพื่อให้กลายเป็นสารประกอบที่มีประจุบวกและออกฤทธิ์ทางชีวเคมี
แอรอน แฮร์ริสัน,
CC BY-ND

โครงสร้างที่มีประจุบวกนี้เป็นรูปแบบของสารโอปิออยด์ที่ออกฤทธิ์ทางชีวเคมี โดยจะไม่ส่งผลใดๆ ต่อร่างกายของคุณจนกว่าจะได้รับประจุบวกนี้ ประจุบวกของไนโตรเจนช่วยให้ยาเหล่านี้จับกับบริเวณเป้าหมายที่มีอาการปวดเกิดขึ้นและบรรเทาได้

ดิ ระดับความเป็นกรดทั่วไป ของร่างกายคนทั่วไปมีสภาวะที่เหมาะสมสำหรับมอร์ฟีนและเฟนทานิลที่จะกลายเป็นประจุบวก ซึ่งหมายความว่ายาเกือบทั้งหมดที่บริโภคเข้าไปจะออกฤทธิ์ทางชีวเคมีทั่วร่างกาย ไม่ว่าจะเป็นในสมองหรือบริเวณที่เกิดการบาดเจ็บ เซลล์ทั่วร่างกายจะรู้สึกถึงผลกระทบของยา

ทำให้ opioids เสพติดน้อยลง

คุณสมบัติเสพติดหลายประการของ opioids เกิดจาก due ความรู้สึกสงบและอิ่มเอมใจ พวกเขากระตุ้นในสมอง อย่างไรก็ตาม สำหรับอาการต่างๆ เช่น โรคข้ออักเสบ บาดแผล และความเจ็บปวดหลังผ่าตัด ยาเหล่านี้จำเป็นต้องกำหนดเป้าหมายเฉพาะบริเวณที่เป็นโรคหรือได้รับบาดเจ็บของร่างกายเพื่อบรรเทาอาการปวด คำถามที่นักวิจัยเผชิญคือ เป็นไปได้หรือไม่ที่จะจำกัดผลกระทบของ opioids เฉพาะส่วนต่างๆ ของร่างกายโดยไม่ส่งผลต่อสมอง

หนึ่ง เพิ่งเสนอวิธีแก้ปัญหา มุ่งเน้นไปที่ความแตกต่างของความเป็นกรดระหว่างเนื้อเยื่อที่ได้รับบาดเจ็บและมีสุขภาพดี เนื้อเยื่อที่ได้รับบาดเจ็บจะมีสภาพเป็นกรดมากกว่าเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดีเนื่องจากกระบวนการที่เรียกว่า ภาวะเลือดเป็นกรดโดยที่กรดแลคติกและผลพลอยได้ที่เป็นกรดอื่นๆ เกิดจากการสะสมของเนื้อเยื่อที่เสียหาย. ซึ่งหมายความว่า opioid สามารถเปลี่ยนแปลงให้มีประจุบวกและทำงานเฉพาะในเนื้อเยื่อที่ได้รับบาดเจ็บเท่านั้น ในขณะที่ยังคงความเป็นกลางและไม่ทำงานในเนื้อเยื่อปกติ ยานี้จะออกฤทธิ์ทางชีวเคมีในระดับความเป็นกรดที่สูงกว่าที่พบในเนื้อเยื่อปกติเท่านั้น

ทฤษฎีนี้ถูกสำรวจครั้งแรกโดยใช้ เฟนทานิล. นักวิจัยพบว่าการแนะนำอะตอมฟลูออรีน (F) ใกล้กับไนโตรเจนในกลุ่มเอมีนสามารถลดช่วงความเป็นกรดซึ่งเฟนทานิลทำงานอยู่ ทำให้มีโอกาสน้อยที่จะออกฤทธิ์ที่ระดับความเป็นกรดปกติของร่างกาย

โครงสร้างทางเคมีของ fluorinated fentanyl

การเพิ่มอะตอมของฟลูออรีนในเฟนทานิลจะทำให้มีโอกาสน้อยที่จะออกฤทธิ์ทางชีวเคมีในเนื้อเยื่อของร่างกายที่มีสุขภาพดี
Aaron Harrison

การเพิ่มฟลูออรีนในเฟนทานิลพบว่ามีกิจกรรมของฝิ่นเพิ่มขึ้นในสภาพที่เป็นกรดของเนื้อเยื่อที่ได้รับบาดเจ็บมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดี ซึ่งหมายความว่ายา “เปิด” เฉพาะในส่วนต่างๆ ของร่างกายที่ต้องการบรรเทาอาการปวด นอกจากนี้ ยังแสดงให้เห็น showed ผลข้างเคียงที่รุนแรงลดลง เกี่ยวข้องกับฝิ่นเช่นศักยภาพในการเสพติดและอัตราการหายใจลดลงอย่างผิดปกติในขณะที่ยังคงบรรเทาอาการปวด

เพื่อนร่วมงานของฉันและฉันเพิ่งขยายกรอบงานนี้ไปที่ recently มอร์ฟีน. เราแสดงให้เห็นว่าการแทนที่ฟลูออรีนที่คล้ายคลึงกันยังสามารถปรับช่วงความเป็นกรดที่ออกฤทธิ์ของมอร์ฟีนให้กำหนดเป้าหมายเฉพาะเนื้อเยื่อที่ได้รับบาดเจ็บ เนื่องจากโมเลกุลในกลุ่มโอปิออยด์ประเภทเดียวกันกับมอร์ฟีนมีโครงสร้างคล้ายกัน เราเชื่อว่าวิธีการนี้จะใช้ได้กับฝิ่นอื่นๆ เช่น ไฮโดรโคโดนและออกซีโคโดน

โครงสร้างทางเคมีของมอร์ฟีนฟลูออรีน

การเพิ่มอะตอมฟลูออรีนลงในมอร์ฟีนจะทำให้มีโอกาสน้อยที่จะออกฤทธิ์ทางชีวเคมีในเนื้อเยื่อของร่างกายที่แข็งแรง
แอรอน แฮร์ริสัน,
CC BY-ND

การรักษาอาการปวดอย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ทำให้ผู้ป่วยเสี่ยงต่อการติดยายังคงเป็นปัญหาสำคัญในการดูแลสุขภาพ วิธีการนี้ได้รับการทดสอบในห้องปฏิบัติการเท่านั้น และอาจไม่ได้อยู่ในร้านขายยาเป็นระยะเวลาหนึ่ง หากมี แต่การเปลี่ยนแปลงทางเคมีของ opioids ที่มีอยู่นั้นเป็นหนทางที่มีแนวโน้มไปสู่การพัฒนายาที่บรรเทาอาการปวดโดยไม่ก่อให้เกิดการเสพติด

[Understand new developments in science, health and technology, each week. Subscribe to The Conversation’s science newsletter.]บทสนทนา

Aaron W. Harrison, ผู้ช่วยศาสตราจารย์วิชาเคมี, วิทยาลัยออสติน

บทความนี้ถูกตีพิมพ์ซ้ำจาก บทสนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.

You might also enjoy: