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Pharmazie
& medizinische Chemie

Die Chemie unterstützt die Medizin nach Leibeskräften. Ihre Innovationen in der Pharmazie und in der Materialforschung machen moderne Medikamente und Hilfsmittel wie Orthesen erst möglich. Dank der pharmazeutischen Chemie wurden Heilmittel für zahlreiche Erkrankungen gefunden. Bekannte Errungenschaften wie Antibiotika, Aspirin und Impfstoffe sind aus der modernen Medizin nicht mehr wegzudenken. Lesen Sie hier, wie die pharmazeutische Chemie dazu beiträgt, unsere Gesundheit zu schützen und zu fördern.

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Jedes Jahr ein neuer Jahrgang

Den Grippeviren ist die Pharmazie ständig dicht auf ...der Spur. Die Viren verändern ihre Hülle permanent. So entstehen fortlaufend neue Virusvarianten, die bei Bedarf eine jährliche Neuimpfung notwendig machen. Eine Herausforderung für die Pharmazie, die ständig neue Impfstoffe entwickeln muss. Im Vorfeld sammelt und analysiert die Weltgesundheitsorganisation WHO nationale Grippe-Daten. Auf dieser Basis spricht sie, jeweils für die Nord- und Südhalbkugel, Empfehlungen für die Impfstoffrezeptur der nächsten Grippesaison aus. Daraufhin produziert die pharmazeutische Chemie Impfstoffe gegen drei oder vier verschiedene Influenza-Stämme. Die Verwandlungskunst der Viren führt dabei zu einem Kreislauf: Während einer Grippesaison werden bereits die Erkenntnisse für den nächsten „Impfstoff-Jahrgang“ gesammelt, die die Pharmazie dann nutzen kann.

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Hand in Hand: Diagnostik und Behandlung

Labordiagnostik ist ein Kernelement der modernen Medizin. Bei zwei Dritteln aller klinischen Diagnosen spielen labormedizinische Untersuchungen eine entscheidende Rolle. Mithilfe von Labordiagnostika und Analysesystemen können niedergelassene Ärzte und Krankenhauslaboratorien – in einigen Fällen aber auch Patienten selbst – Körperflüssigkeiten oder Gewebe untersuchen. Eine große Hilfe, denn ...ohne zutreffende Diagnose ist keine zielgerichtete Krankheitsbehandlung möglich. Und je eher eine Krankheit diagnostiziert wird, desto erfolgversprechender und kostengünstiger kann sie in aller Regel kuriert werden. Die Pharmazie liefert dafür die notwendigen Medikamente.

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Impfen dank Hefen

Um einen Schutz vor Hepatitis B zu entwickeln, griff ...die medizinische Chemie auf ein ganz alltägliches Produkt zurück: die Bäckerhefe. Der Hepatitis-B-Impfstoff war 1986 einer der frühen Erfolge auf dem Gebiet der gentechnischen Arzneimittelherstellung. Notwendig ist er immer noch, da weltweit etwa 350 Millionen Menschen mit dem Virus infiziert sind, der jährlich etwa zwei Millionen Todesopfer fordert. Bei der Produktion des Impfstoffs geht die Pharmazie einen interessanten Umweg. Arzneimittelforscher isolierten aus dem Virus zunächst die Erbanlage eines seiner Eiweiße und schleusten sie in Zellen der Bäckerhefe. Diese Hefezellen (und alle ihre Nachfahren) produzieren seither das Eiweiß für den Impfstoff. Der Vorteil: Weil die Produktion ohne Hepatitis-B-Viren auskommt, birgt der Impfstoff kein Ansteckungsrisiko.

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Pharmazie als Diener der Menschheit

Seit Ende des 19. Jahrhunderts sorgen Impfstoffe und die ersten ursächlich wirkenden Medikamente für bahnbrechende Erfolge im Kampf gegen Infektionskrankheiten. So bekämpfen Antibiotika krankmachende Bakterien, und seit den 1960er-Jahren eliminieren Virostatika schädliche Viren. Viele – auch tödliche – Krankheiten haben seitdem ihren Schrecken verloren. 

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Der Schlüssel zum Erfolg

Auch in der Pharmazie enthalten Erfolgsstorys mitunter ...seltsame Kapitel. So war Aspirin bereits 70 Jahre erfolgreich auf dem Markt, bis es der pharmazeutischen Chemie gelang, den exakten Wirkmechanismus wissenschaftlich zu entschlüsseln. Das vollbrachte der britische Pharmakologe John R. Vane 1971. Er fand heraus, dass der Aspirin-Wirkstoff, die Acetylsalicylsäure, die Bildung von bestimmten Prostaglandinen hemmt. Diese hormonähnlichen Botenstoffe sind im menschlichen Körper für Entzündungen und die Schmerzwahrnehmung verantwortlich. Mit dieser Entdeckung kam der Ruhm. 1982 wurde John R. Vane zum „Sir“, und er erhielt den Medizinnobelpreis für seine bedeutsamen Erkenntnisse, die eine Welle der vertiefenden Aspirin-Forschung lostraten.

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Zufallsprodukt und Lebensretter

Mit verwundertem Blick entdeckte Alexander Fleming ...1928 einen der wichtigsten Arzneistoffe der Menschheit: das erste natürliche Antibiotikum. In einer Petrischale, so bemerkte der schottische Bakteriologe, gediehen die gezüchteten Bakterienkolonien nicht in unmittelbarer Nähe zu einem Pilz, der sich in die Schale geschlichen hatte. Den offenbar bakterientötenden Stoff, den der Pilz ausschied, taufte Fleming Penicillin. Er verhindert die Bildung von Verstrebungen in den Bakterien-Zellwänden. Ohne diese platzen die Bakterien, wenn sie wachsen. 1944 konnte Penicillin in den USA erstmals im großindustriellen Maßstab produziert werden – zunächst für im Zweiten Weltkrieg verwundete US-Soldaten. Bald darauf wurde es auch für viele Zivilisten zum Lebensretter.

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Echte Herzensangelegenheit

Wenn eines unserer wichtigsten Organe, das Herz, geschont ...werden muss, treten sie auf den Plan: Betablocker. Betablocker senken die Herzfrequenz und den Blutdruck, indem sie die β-Rezeptoren im Körper blockieren (daher ihr Name) und dadurch die „Stresshormone“ Adrenalin und Noradrenalin in ihrer Wirkung hemmen. Betablocker werden zur Behandlung und zur Vorbeugung von Herzerkrankungen eingenommen. Aufgrund dieses breiten Anwendungsspektrums zählen sie seit ihrer Einführung in den 1960er-Jahren zu den am häufigsten verschriebenen Medikamenten. Auch in der Langfrist-Einnahme sind Betablocker in der Regel gut verträglich.

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Heilsamer Zusammenhalt

Was heilen soll, muss mobil bleiben. Dieser Grundsatz ...trifft auf viele Unfall- oder Sportverletzungen zu. Darum werden die betroffenen Gliedmaßen immer seltener gegipst. In vielen Fällen entlasten Orthesen die betroffene Körperpartie, indem sie diese stabilisieren, Bewegung unterstützen, Fehlstellungen vorbeugen und die Heilung ermöglichen. Oft lassen sich Orthesen durch ihre Einstellmöglichkeiten an den Heilungsprozess anpassen, für bestimmte Anlässe (z. B. beim Duschen) können sie kurzfristig abgenommen werden. Möglich wurden diese orthopädietechnischen Konstruktionen durch thermoplastische Kunststoffe wie etwa Polypropylen und Polyethylen. Sie lassen sich gut verarbeiten, sind äußerst formstabil und leicht zu reinigen. Zudem sind sie hautverträglich und beständig gegen Schweiß und Kosmetika.

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Länger durchblicken

Wie angenehm eine Kontaktlinse zu tragen ist, hängt ...von unter anderem von Oberflächenbeschaffenheit und Form ab. Und davon, wie sauerstoffdurchlässig das Material ist. Bei formstabilen Linsen löst diese Aufgabe seit 1973 CAB (CelluloseAcetoButyrat), das die althergebrachten Materialien Glas (ca. 1900) und Acrylglas (1938) verdrängte. Bei weichen Kontaktlinsen brachten Silikonhydrogel-Copolymere ab 1999 den entscheidenden Schritt zur gewünschten Sauerstoffdurchlässigkeit. Zuvor hatten diese seit ihrer Einführung in den 1970er-Jahren aus PolyHEMA oder aus Silikonkautschuk bestanden. Heute lassen sich moderne Silikonhydrogel-Linsen spürbar länger tragen und erfreuen sich größter Beliebtheit. Man sieht deutlich: Ob formstabil oder weich – die Geschichte der Kontaktlinse wurde maßgeblich von den Material-Innovationen der Chemie geprägt.

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Ursache und Wirkung

Hippokrates brach mit der traditionellen Sicht, Krankheiten ...seien eine Strafe der Götter. Stattdessen lehrte er, der Arzt solle den Patienten möglichst unvoreingenommen beobachten und daraus auf die Krankheit und ihre Ursachen schließen. Auch wenn er mit Vorstellungen wie der „Säftetheorie“, nach der sich der Körper durch „Kochung“ heile, nicht immer ins Schwarze traf: Hippokrates legte den Grundstein für die moderne Medizin – auch indem er der Natur Selbstheilungskräfte zusprach, die durch eine entsprechende Lebensweise gefördert werden können. Übrigens wurde der „Eid des Hippokrates“ wahrscheinlich vor seiner Zeit verfasst. Da die hippokratischen Schriften uneinheitlich überliefert wurden, lassen sich viele Inhalte weder einem bestimmten Autor noch einer konkreten Epoche zuordnen.

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Herz oder Lunge?

Wenn Patienten mit akuter Atemnot in die Notaufnahme ...eingeliefert werden, steht der Arzt vor der Frage: Herz oder Lunge? Krankheiten beider Organe können die Ursache einer Atemnot sein. So kann eine Behinderung der Atemwege zu Luftnot führen – aber auch eine krankhafte Herzschwäche, bei der das vom Körper benötigte Blutvolumen nicht mehr in die Lunge gepumpt wird. Da aber die Therapie je nach Organ ganz unterschiedlich ist, ist die genaue Diagnose äußerst wichtig. Seit 1990 hilft dabei ein einfacher Bluttest: Unter Druckbelastung setzt das Herz verstärkt ein Protein frei, das sogenannte B-Type Natriuretic Peptid (BNP). Es ist oft der entscheidende Hinweis, dass eine Herzschwäche (und nicht etwa eine Lungenerkrankung) die akute Atemnot verursacht. Die BNP-Messung ist für die Diagnose bei Patienten mit akuter Atemnot unverzichtbar geworden.

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Verlässliche Auskunft

Ein Herzinfarkt kommt nicht von jetzt auf gleich, er ...bahnt sich an: Mikroskopisch kleine Schädigungen des Herzmuskels gehen dem Infarkt voraus. Lange Zeit konnten diese Mikrozellschädigungen nicht erkannt werden. Das ist heute anders. Denn seit 1989 lässt sich eine Substanz im Blut nachweisen, die nur von geschädigten Herzzellen ausgeht: Troponin T und I. Ärzte können dank der Troponintests bei Patienten mit unklaren Herzbeschwerden einen Herzinfarkt diagnostizieren und die Behandlung danach ausrichten. Denn was viele nicht wissen: Trotz „normalem“ EKG kann ein Herzinfarkt vorliegen. Inzwischen sind diese Marker in die Behandlungs-Leitlinien aufgenommen und führten zu einer neuen Definition des Herzinfarktes. Troponintests retten Leben.

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Detektivarbeit im Blut

Bluttransfusionen, die eigentlich Leben retten sollten, ...wurden Ende der 1970er-Jahre plötzlich zu einer Gefahr. Unbemerkt wurde mit dem Blut auch eine bis dahin unbekannte Krankheit übertragen: AIDS. Kein Test konnte das neue, die Krankheit auslösende HI-Virus nachweisen. Dies änderte sich erst 1985, als die Diagnostika-Industrie den ersten HIV-Test auf den Markt brachte. Der sogenannte Immunoassay spürt Antikörper des HI-Virus im Blut auf. Seitdem wird jede Blutspende routinemäßig daraufhin überprüft, ob der Spender infiziert ist. Auch bei Menschen, die fürchten, sich angesteckt zu haben, wird zunächst der Immunoassay-Suchtest angewandt. Ist das Ergebnis positiv, wird vorsorglich ein Bestätigungstest durchgeführt, der keine Antikörper nachweist, sondern den direkten Virusnachweis erlaubt.

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Wer nicht auf den Kopf gefallen ist, trifft Vorsorge für den Fall, dass genau das doch einmal passiert. Fahrradhelme bestehen in der Regel aus dem leichten Hartschaumstoff EPS, überzogen mit einer bruchhemmenden Kunststoffschicht.
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