Dal Salice all'Aspirina: la storia del farmaco più usato al mondo

Il Natale è alle porte, l'inverno è appena arrivato, il freddo inizia a farsi sentire e così tutti quei malanni che sembrano non aspettare altro che rovinarci le feste con il loro carico di nasi colanti, mal di gola, febbre e malesseri vari.

Fortunatamente ci basta prendere una pillola per evitare di passare il cenone di Natale a letto e poterci godere le infinite portate di cibo che vanno avanti dirette fino al pranzo del giorno dopo e il solito zio un po' alticcio che racconta barzellette; eppure non sono neanche duecento anni (119 per l'esattezza) che tutto questo è possibile, pochissimi, se ci pensate, nella storia dell'umanità.

salix alba

Sicuramente raffreddori, dolori e febbri varie erano un bel problema anche per gli antichi Egizi, e non solo perché andavano a rovinare le feste, ma perché in un'epoca in cui antibiotici e vaccini erano ancora lontanissimi, una febbre troppo alta poteva portare alla morte; qualcuno, però, si accorse che riducendo in poltiglia le foglie di un albero, il Salix Alba, comunemente noto come Salice Bianco o Salice Piangente, era possibile abbassare la febbre e curare i gonfiori.

Più tardi anche il medico greco Ippocrate si accorse che le foglie del Salice avevano proprietà analgesiche e antipiretiche e le raccomandò alle donne per alleviare i dolori del parto.

Nel medioevo, i decotti di foglie di Salice erano usati per abbassare la febbre e sono stati persino inclusi nella farmacopea tedesca.

Il merito va tutto ad una molecola importantissima, fra le più famose e importanti nella storia dell'uomo: la Salicina.

salicina

Chimicamente parlando è un β-glucoside, cioè una molecola costituita da uno zucchero legato (in quella che viene chiamata posizione β) con un'altra molecola, in questo caso l'anello aromatico della Saligenina. Non si trova solo nella corteccia del Salice, ma anche nella Viola e soprattutto nell'Olmaria, una pianta della famiglia delle Rosacee.

La Salicina è quella che viene definito un profarmaco, cioè nel nostro organismo non agisce come salicina, ma subisce delle modificazioni chimiche, infatti viene trasformata in Acido Salicilico, ed è questo ad avere la funzione farmacologica e a diventare famoso con il suo nome commerciale: Aspirina.

C'era una volta un vicario inglese

Lettera di E. Stone alla Royal Society

Il primo a pensare che un rimedio popolare potesse diventare qualcosa di molto più esteso fu Edmund Stone, un vicario inglese che, nel 1763 condusse un esperimento sorprendentemente moderno e scientifico per l'epoca.

In quel periodo andava per la maggiore la Teoria delle Signature: si credeva, cioè, che il rimedio dovesse assomigliare in qualche modo alla malattia, ad esempio per un male che colpiva lo stomaco, la pianta adatta a curarlo doveva avere una forma che ricordasse l'organo in questione il più possibile.

Basandosi su queste credenze, Stone pensò che la corteccia di Salice, una pianta che cresceva in prossimità di zone paludose, potesse curare una febbre simile alla malaria che aveva colpito molte persone che vivevano proprio in quelle zone, e che potesse avere un effetto simile a quello della corteccia di Cinchona, una pianta già usata per abbassare la febbre, ma molto più costosa.

Preparò, quindi, delle dosi di corteccia di Salice essiccata scelte empiricamente e le somministrò a 50 pazienti ogni quattro ore, documentando il tutto scrupolosamente.

I risultati ottenuti furono talmente buoni che Stone li riportò alla Royal Society di Londra, che però non fece altro che prendere atto del fatto che con questo rimedio la febbre malarica era migliorata.

Gli esperimenti di Stone furono ripresi e convalidati dal Samuel James nel 1792 che raccolse moltissimi dati e informazioni che furono utilissimi, in seguito, alla ricerca.

I coloranti e la Bayer: nasce l'aspirina

La scienza andò avanti e nel 1825 il chimico italiano Francesco Fontana isolò per la prima volta la Salicina dal Salice Bianco, nel 1828 il tedesco  Johann Buchner estrasse dalla corteccia i cristalli amari di Salicina e nel giro di dieci anni chimici francesi erano riusciti a sintetizzare l'Acido Salicilico, notando che era un derivato migliore rispetto alla Salicina stessa, e la cui struttura fu poi identificata da Frederic Kolbe nel 1859.

spirea olmaria

Insomma, l'Acido Salicilico era ormai disponibile, ma il suo sapore amaro ed effetti collaterali, in particolare il vomito, ne avevano limitato grandemente l'uso.

Dovette intervenire un ambito della chimica apparentemente del tutto slegato dal contesto farmaceutico per portare avanti la storia: l'industria dei coloranti.

Nella seconda metà dell'ottocento, l'industria legata allo sviluppo dei coloranti di sintesi era in grande crescita e moltissimi chimici lavoravano allo sviluppo di nuove molecole organiche modificando quelle già esistenti, e in particolare furono i primi a proteggere queste scoperte tramite brevetti.

La Bayer, azienda tedesca leader nel settore, decise di espandere le proprie aree di interesse anche nell'ambito farmaceutico, utilizzando come base su cui partire il gran numero di molecole che si producevano come sottoprodotti nelle sintesi dei coloranti.

Assunse, quindi, il chimico Felix Hoffman, il quale era mosso anche da interessi piuttosto personali: suo padre era infatti anziano e soffriva di artrite, ma non poteva più prendere l'Acido Salicilico a causa dei forti effetti collaterali. 

Hoffman modificò l'Acido Salicilico attraverso una reazione di acetilazione e ottenne l'Acido Acetilsalicilico:

Somministrò la nuova molecola ottenuta prima a se stesso e poi a suo padre, riportando effetti più che positivi, che condussero la Bayer a testare il prodotto tramite test clinici, in cui si poté notare scientificamente un miglioramento rispetto all'Acido Salicilico usato precedentemente.

Nel 1899 la Bayer mise in commercio il nuovo farmaco con il nome di Aspirina, dalla pianta Osmaria da cui estraevano la Salicina.

P.S. come funziona?

Per decenni l'Aspirina è rimasta la regina incontrastata dei farmaci da banco, con le sue incredibili proprietà antinfiammatorie e antipiretiche, ma nessuno aveva la minima idea del suo meccanismo di azione.

aspirina

Negli anni '60 il farmacologo Henry Collier scoprì, facendo delle ricerche in vivo su cavie animali, che, a differenza della Morfina che agiva sull'intero organismo, l'Aspirina agiva localmente. Volendone sapere di più, chiamò a lavorare con lui il biochimico John Vane perché lo aiutasse.

Attraverso esperimenti molecolari in vitro, scoprirono che l'infiammazione e il dolore (ma anche la febbre) sono modulati da molecole, impossibili da osservare in vivo, chiamate Prostaglandine.

Quello che l'Aspirina fa è inibire, cioè "spegnere", due particolari forme di un enzima, la cicloossigenasi, che ha il compito di trasformare l'Acido Arachinodico in, appunto, Prostaglandine, in mancanza delle quali non si ha né infiammazione né dolore.

Per questa scoperta, John Vane vinse il premio Nobel nel 1982, entrando quindi anche lui nella lunga storia del farmaco più famoso al mondo e aprendo le porte a nuovi e più efficaci suoi derivati.

Bibliografia:

• Wick, Jeannette. "Aspirin: a history, a love story." The Consultant Pharmacist® 27.5 (2012): 322-329.
• http://www.lescienze.it/news/2012/04/19/news/aspirina_nuovi_effetti_ampk_protein_chinasi-975546/

I segreti del piccante

Fra le tante spezie e piante amate dalle cucine di tutto il mondo, sicuramente un posto importante spetta al Peperoncino, una pianta facente parte della famiglia delle Solanacee (a cui appartiene anche il peperone) e portata nel nostro continente dalle Americhe da Cristoforo Colombo di ritorno dal suo secondo viaggio nel Nuovo Mondo.

Certo, non tutti riescono a sopportare una quantità di peperoncino troppo elevata, spesso la sensazione di piccante è dolorosa, eppure è davvero difficile trovare qualcuno che, in quantità diverse, non ne apprezzi l'aroma e non ne metta un pizzico per ravvivare un piatto, tanto che si stima che ben un quarto della popolazione mondiale lo consumi quasi giornalmente.

Ma che cos'è il piccante? Da cosa dipende? E come si fa a valutare se un peperoncino è più piccante di un altro?

La capsaicina: una molecola infuocata

La responsabile del piccante del peperoncino è una molecola della famiglia dei vanilloidi, la Capsaicina. 

Fu scoperta e isolata per la prima volta nel 1816 da Bucholtz, ma fu nel 1846 che l'ungherese Endre Hyoges la isolò e le diede questo nome. Si è però dovuto aspettare fino al 1919 prima che la sua esatta struttura fosse determinata e poi sintetizzata in laboratorio dieci anni dopo.

Questa molecola, contrariamente a quanto si pensa, è quasi assente nei semi, mentre è particolarmente abbondante nella buccia del peperoncino e nella polpa e ha un'azione molto particolare su alcuni recettori presenti sulla lingua (ma non solo, si trovano anche in altre zone del corpo come gli occhi e altre più "delicate").

struttura della capsaicina

Quello che fa la capsicina è legarsi a dei recettori, chiamati VR (vanilloid receptors), delle proteine che si trovano sulla membrana cellulare e che fungono da porte per lasciar entrare e uscire principalmente ioni calcio. Questi recettori sono estremamente sensibili al calore e si attivano a temperature maggiori di 43°C, ma in presenza della capsaicina lo stimolo avviene anche a temperatura ambiente. Ecco il motivo per cui mangiare un peperoncino ci fa andare a fuoco la bocca, perché il nostro cervello viene ingannato e percepisce un calore doloroso che in realtà non esiste.

Nonostante il primo impulso sia quello di mandare giù un enorme bicchiere d'acqua, non è questo il metodo più efficace per combattere il bruciore da piccante, perché la capsaicina non è solubile in acqua. La soluzione migliore sarebbe quello di ingerire dei grassi, come olio o latte, oppure mangiare dello zucchero. Un altro metodo che può aiutare è quello di mangiare del pane che rimuove meccanicamente la capsaicina dalla bocca.

Peperoncino Habanero
350.000 sulla Scala Scoville

Nel 1912 il chimico statunitense Wilbur Scoville introdusse un test organolettico per quantificare la piccantezza di un peperoncino, chiamato proprio Scala Scoville. 

Questa scala dà arbitrariamente alla capsaicina pura un valore pari a 16.000.000 e assegna poi gli altri valori misurando quante volte bisogna diluire una soluzione di acqua e capsaicina prima che il piccante non venga più avvertito (si utilizzavano in genere 5 assaggiatori). Ad esempio per un valore di 15.000 vuol dire che l'estratto di quel peperoncino deve essere diluito per 15.000 volte prima che il piccante sia del tutto assente.

Al giorno d'oggi il test di Scoville è stato abbandonato dall'industria alimentare in favore di tecniche più moderne e più precise rispetto all'assaggio da parte di un certo numero di persone, comunque non solo la Scala Scoville è tutt'ora usata nella classificazione dei vari peperoncini, ma in laboratorio si usa ancora assaggiare personalmente la soluzione di acqua e capsaicina per assegnarle il valore di Scoville.

I mille usi della capsaicina: presente e futuro

L'uso sicuramente più comune e conosciuto della capsaicina è quello per applicazione topica contro i dolori da artrite e reumatici. Come abbiamo detto, l'effetto piccante è dovuto alla stimolazione di particolari recettori, i VR, questi recettori però dopo una stimolazione prolungata molto intensa, si disattivano, con una desensibilizzazione della terminazione nervosa a causa dello stop nella produzione di una proteina chiamata PIP2.

pomata alla capsaicina per uso topico

Ci sono inoltre tantissimi studi per valutare le possibili applicazioni della capsaicina in ambito farmacologico: 

• Come antiinfiammatorio perché va a inibire la produzione di alcune proteine coinvolte nell'infiammazione

• Nel controllo dell'insulina

• Nel controllo del peso

• Come antiossidante

Un'interessante prospettiva venuta fuori negli ultimi anni è anche quella che vede la capsaicina come un fattore antitumorale: non solo ha un'azione antiossidante, ma alcuni studi hanno evidenziato come un accumulo di capsaicina nelle cellule malate moduli il metabolismo dei lipidi e inibisca il funzionamento dei mitocondri, le centrali energetiche delle cellule, di fatto provocandone la morte. 

Rimane ancora moltissima ricerca da fare e i risultati ottenuti, sebbene promettenti, non permettono di fare alcuna conclusione, ma certo la capsaicina non cessa mai di riservare sorprese.

Fonti:

• Story GM, Crus-Orengo L, Feel the burn, American Scientist, vol. 95, nº 4, luglio–agosto 2007, pp. 326–333
• Vanilloid (Capsaicin) Receptors and Mechanisms, Arpad Szallasi and Peter M. Blumberg, Pharmacological Reviews June 1999, 51 (2) 159-212
• Panchal, S.K.; Bliss, E.; Brown, L. Capsaicin in Metabolic Syndrome. Nutrients 2018, 10, 630
• A Comprehensive Review of the Carcinogenic and Anticarcinogenic Potential of Capsaicin, Keith Bley, Gary Boorman, Bashir Mohammad, Donald McKenzie, and Sunita Babbar,Toxicologic Pathology, Vol 40, Issue 6, pp. 847 - 873, First Published May 4, 2012 

I segreti della caffeina, la droga più diffusa al mondo

No, non avete letto male, ho detto proprio droga. Non tutti sanno (o sarebbero disposti ad ammettere) che quella tazzina di caffè al mattino senza la quale non si riesce proprio a svegliarsi, o la tazza di tè che si sorseggia mentre si legge un libro, non sono poi molto diverse da droghe molto più pericolose come la cocaina. 

Naturalmente gli effetti della cocaina, come di qualsiasi altra droga "tradizionale" sono ben più devastanti, eppure entrambi donano una diffusa sensazione di piacere, stimolano l'attività cerebrale e creano dipendenza, come chiunque di noi può testimoniare dopo qualche giorno di astinenza.
E a differenza della cocaina, la caffeina è generalmente diffusissima.
No, non correte subito a gettare via le vostre moka, non nascondete le teiere, potete star tranquilli, come ogni cosa è solo una questione di quantità, tanto che in piccole dosi la caffeina può avere anche effetti benefici.

Ma che cos'è la caffeina?

La caffeinà è, chimicamente parlando, un alcaloide contenuto all'interno delle foglie di alcuni particolari tipi di piante, come il cacao, il tè, la coca e il guaranà, inoltre è una sostanza psicoattiva, poichè interferisce con alcuni processi biochimici (come la sintesi di neurotrasmettitori) inducendo la stimolazione del sistema nervoso centrale e cardiovascolare, nonchè moltissimi altri effetti secondari su tutto l'organismo.

Caffeina

L'uso di questa sostanza ha origini antichissime: se ne trova traccia già in Messico nel 1500 a.C. ma fu con la scoperta dell'America che caffè, tè e cacao si diffusero un po' ovunque e in particolare in Europa, tanto che il caffè ormai può quasi essere considerata, qui in Italia, bevanda nazionale. Fu addirittura importantissimo per la nascita e la diffusione dei giornali, grazie ai famosissimi caffè parigini.

Molti credono erroneamente che la caffeina sia contenuta unicamente nel caffè, e che al contrario nel tè si trovi la teina, dando per scontato che siano due molecole diverse. 

L'errore deriva da un fraintendimento storico: inizialmente, infatti, la caffeina fu individuata e isolata nel 1819 dal chimico Friedrich Ferdinad Runge e solo successivamente, nel 1827, fu isolata dal tè la teina, creduta quindi una sostanza diversa. Ora, grazie ai moderni mezzi spettroscopici che ci permettono di vedere le molecole atomo per atomo, sappiamo che sono la medesima sostanza, la 1,3,7-trimetilxantina per chiamarla con il suo nome chimico (IUPAC), e furono proprio gli studi sulla determinazione della struttura della caffeina, e la sua successiva sintesi, che valsero al chimico Hermann Emil Fischer il premio Nobel nel 1902.

Nel tè inoltre, insieme alla caffeina, sono contenuti altri alcaloidi con proprietà simili, in particolare la teobromina che ha l'effetto di amplificare l'azione della caffeina nell'organismo.

La caffeina fa male?

Rispondere a questa domanda non è immediato come si potrebbe pensare.

Niente, infatti, è in forma assoluta tossico o benefico, ma si parla di Tossicità Acuta o Tossicità Cronica, ovvero quanto una tale sostanza sia tossica nel momento dell'assunzione o quanto sia tossica a lungo termine. 

Per quanto riguarda la tossicità cronica della caffeina, nessuno studio ha rilevato risposte certe in merito, mentre per quanto riguarda la sua tossicità acuta si hanno dati ben definiti: la dose di assunzione letale (per un individuo di peso medio intorno ai 70 kg) è stata stimata essere circa 10 g di sostanza, cioè l'equivalente di 170 tazze di tè (numero che può variare a seconda dei tipi di tè) e 130 tazzine di caffè assunte una dopo l'altra. 

D'altro canto, la caffeina è largamente studiata dall'industria farmaceutica a causa dei suoi effetti benefici.

Un uso classico di questa sostanza è come farmaco contro l'emicrania: il principio attivo fondamentale per il trattamento dell'emicraia è l'Ergotamina, il cui assorbimento è fortemente facilitato dall'azione della caffeina.

Inoltre, fra le azioni biochimiche della caffeina c'è il blocco delle funzioni dell'Adenosina, ed è questa caratteristica che ne fa un antidolorifico simile a i farmaci cosiddetti FANS.

Infine, è largamente usata a livello cosmetico come trattamento anticellulitico.

In conclusione, finchè non si esagera, eccedendo in maniera incontrollata e pericolosa, una buona tazza di tè o quel caffè così profumato subito dopo pranzo, sono un piacere fondamentalmente innocuo, nonostante le molte affinità fra la caffeina e una droga come la cocaina.

Un esempio di come, nel mondo che ci circonda e in particolare nello studio della chimica, simile non vuol dire assolutamente uguale e anche un dettaglio apparentemente insignificante faccia tutta la differenza del mondo.

Sarà pure la droga più diffusa al mondo, ma alla fine è una droga di cui possiamo benissimo non fare a meno.

Bibliografia:

• I bottoni di Napoleone: come 17 molecole hanno cambiato la storia - P. Le Couteur, J. Burreson - TEA editore
• http://www.lescienze.it/news/2002/09/02/news/il_caffe_come_la_cocaina_-589182/
• http://www.pianetachimica.it/didattica/caffeina/caffeina.htm
• http://chimichiamo.altervista.org/blog/teina-caffeina-unidentita-poco-nota/
• http://blog.edoapp.it/caffeina-e-teina-che-differenza-ce/

I colori dell'autunno, o del perché le foglie diventano rosse

L'Autunno è una stagione meravigliosa: si possono mangiare le castagne leggendo un bel libro accanto al fuoco mentre si sorseggia vino rosso, la notte di Halloween è piena di bambini in maschera e dolciumi, inizia a fare freddo ma non così tanto da scoraggiare una passeggiata nel parco ad ammirare i colori delle foglie.
Già, le foglie in autunno sono uno spettacolo magnifico. Ma vi siete mai chiesti perché da verdi, in estate, diventano rosse e gialle in questo periodo dell'anno, appena prima di cadere?
In realtà la domanda ha una risposta piuttosto semplice e può ricondursi fondamentalmente alla presenza o meno di una molecola fondamentale e che tutti almeno una volta nella vita hanno sentito nominare: la clorofilla.

La clorofilla e le sfumature del verde

Isolata per la prima volta nel 1817 dal chimico francese  Joseph Bienaimé Caventou, è un pigmento verde (ma in realtà a seconda dei vari tipi di clorofilla presenti in natura può essere anche giallastro) che si trova all'interno di specifiche cellule, i cloroplasti, in cui avviene la fotosintesi. 

Il processo fotosintetico è molto complesso ma può essere riassunto in due fasi principali: 

• la fase luminosa in cui la pianta trasforma l'energia fornita dalla luce solare in energia chimica; in questo processo intervengono due diversi tipi di clorofilla (principalmente la clorofilla a e la b) ma anche altre molecole come i carotenoidi.
• la fase oscura (che nonostante il nome avviene in contemporanea a quella luminosa e vi partecipano anche enzimi attivati proprio dalla luce) in cui l'anidride carbonica presente nell'aria viene immagazzinata dalla pianta e si produce ossigeno.

La clorofilla, quindi, è di grandissima importanza per le piante perché è grazie ad essa se riescono a respirare, a crescere, in sostanza a vivere. Se si guarda la struttura di questa molecola si può notare che è incredibilmente simile a un'altra molecola fondamentale alla vita, cioè l'emoglobina, responsabile della respirazione di tutti gli animali, compreso l'uomo.

Proprio come il gruppo eme dell'emoglobina, la clorofilla è formata da un anello (chiamato clorina) al cui centro vi è un atomo di Magnesio (invece del Ferro del gruppo eme). A questo anello vi sono poi legati diversi gruppi di atomi (gruppi funzionali) a seconda di quale tipo di clorofilla si prende in considerazione.

L'anello è particolarmente importante perché è proprio grazie alla sua struttura se la clorofilla può svolgere un ruolo così importante nella vita delle piante ed è anche grazie a esso se la vediamo di quel bel colore verde.

La presenza di una struttura così complessa e ricca di elettroni, infatti, fa sì che possa assorbire molta energia da convogliare poi in una specie di processo di produzione in cui si ottiene alla fine energia chimica per la pianta, inoltre permette che l'unica energia che non viene assorbita sia quella corrispondente al colore verde dello spettro solare.

Durante la primavera e l'estate, le piante producono una grandissima quantità di clorofilla, tale da nascondere con il suo colore qualsiasi altro, ed è per questo che gli alberi ci appaiono così nei mesi estivi.

Dal rosso al giallo: i carotenoidi

Non c'è solo la clorofilla a far respirare alberi e arbusti, ci sono anche loro: i carotenoidi! Questa importantissima classe di molecole non solo partecipa alla catena di trasporto dell'energia, ma fungono anche da protezione per il centro di reazione.

Sono molecole molto varie e ce ne sono veramente tantissime (circa 600!), ma sicuramente tutti almeno una volta nella vita hanno sentito parlare del famoso Beta-Carotene.

La lunga catena di atomi di carbonio caratteristica di questa classe di composti è anche responsabile della colorazione che può spaziare dal giallo pallido al rosso acceso: gli elettroni, infatti, possono percorrere questa catena più o meno liberamente a seconda del numero e della vicinanza dei legami doppi che la compongono. Questo fa sì che la luce solare riflessa da queste molecole sia quella specifica che va dal giallo al rosso, a seconda della lunghezza della catena

Durante l'autunno, l'aumento delle ore notturne provoca la diminuzione della produzione di clorofilla nelle piante, fino a diventare quasi nulla. 

Liberi dal loro concorrente verde, i carotenoidi sono ora i protagonisti e colorano le foglie di tutti quei magnifici colori dal rossiccio al giallo all'arancione che si possono ammirare in un parco a novembre.

Naturalmente la non presenza di clorofilla e quindi l'assenza di attività fotosintetica, porta anche alla morte delle foglie che, di conseguenza, si seccano e cadono.

Rosso e viola: le antocianine

Un'ultima classe di pigmenti responsabile del colore delle foglie autunnali è quella degli antociani, o antocianine.

Queste molecole non partecipano alla fotosintesi, ma svolgono un ruolo protettivo in moltissime piante, assorbendo i raggi ultravioletti dannosi. Il loro colore può variare dal rosso acceso al viola al blu e dipende sia dalla struttura che dal pH del mezzo in cui si trovano o ancora dalla presenza di alcuni metalli con cui le antocianine si legano per formare dei complessi.

Non sono presenti in tutti i tipi di piante, ma sono responsabili dei colori rossi e blu di molte bacche come i ribes, le fragole o le ciliegie e in molte di quelle piante le cui foglie cadono in autunno

Quando la clorofilla non c'è...

Che siano gialle o rosse, su un grande albero o cadute sul sentiero, quando la clorofilla non diminuisce è il momento di tutte quelle altre molecole, spesso dimenticate e poco conosciute, ma ugualmente importanti, di diventare protagoniste e regalarci tutti i colori dell'autunno!

Per approfondire:

• http://www.treccani.it/enciclopedia/fotosintesi-clorofilliana/
• Color Chemistry_ Syntheses, Properties, and Applications of Organic Dyes and Pigments - Heinrich Zollinger 

La chemofobia e la fissa del "naturale": la vitamina C

“Non tutti i prodotti chimici sono dannosi. Senza componenti chimici come l'idrogeno e l'ossigeno, per esempio, non ci sarebbe modo di produrre l'acqua, che è un ingrediente essenziale della birra.”

Dave Barry

C'è chi ha paura dei ragni, chi degli spazi chiusi, chi delle altezze.
E poi c'è chi ha paura della chimica, nonostante, come ci insegna lo scrittore americano premio pulitzer, senza chimica non ci sarebbe la birra e il mondo sarebbe un posto di gran lunga peggiore.

Janet Leigh dopo aver letto l'etichetta del bagnoschiuma

Basta farsi un giro al supermercato per capire immediatamente quanto la chimica faccia paura nel nostro paese (ma non solo): dalla mortadella "senza chimica" al fruttosio 100% naturale, gli scaffali sono pieni di questo genere di messaggi promozionali, con una valenza scientifica pari alla favola di cappuccetto rosso e un prezzo due volte superiore a quello dei prodotti brutti e cattivi pieni di roba chimica.
Sembra incredibile che, nel 2017, si debba ancora ricordare che ogni cosa è chimica e non è solo un modo di dire: noi stessi siamo chimica, fatti da atomi, molecole, composti più o meno grandi. In una fetta di prosciutto non ci sono forse proteine? Carbonio, idrogeno e ossigeno? Il fruttosio, non è forse una molecola?
Allora perché tanta paura?

Chimico vs Naturale

Le proprietà di una molecola dipendono unicamente dalla sua struttura e non da come essa sia stata sintetizzata.

Per un chimico è qualcosa di scontato, ovvio come il fatto che il cielo è azzurro, ma per molti non addetti ai lavori è davvero difficile da credere. Nella vita di tutti i giorni, infatti, è molto comune fare attenzione a come si arriva a qualcosa, oltre che a quel qualcosa in sé, basti pensare a quanta attenzione si pone sull'alimentazione degli animali che poi diventano le nostre bistecche.
In chimica non è così e il termine naturale assume un'accezione completamente diversa. Per un chimico, una sostanza naturale indica semplicemente una molecola che è presente in qualche modo in natura, senza con questo dare connotazione positiva o negativa.
La muscarina, per esempio, è una molecola naturale, contenuta in un fungo naturale, nei naturalissimi boschi, eppure è una pericolosissima neurotossina, responsabile della pericolosità elevatissima della Amanita Muscaria.

Amanita Muscaria

Molto comune è in chimica prendere spunto dalla natura, magari andando a estrarre e isolare una particolare molecola che si è visto avere effetti benefici, per poi andare a trovare un modo alternativo di produrla, magari cercando di modificarla per poter aumentare l'azione ad esempio farmacologica, o trovare altre vie di somministrazione, o ancora abbassare i costi di produzione.
E' il caso della Vitamina C.

L'Acido-L-Ascorbico, per gli amici Vitamina C

Sappiamo tutti che l'Acido Ascorbico, o più comunemente noto come Vitamina C, è un composto essenziale per l'uomo e la sua mancanza provoca una malattia molto grave che è lo Scorbuto.

Inizialmente questa importantissima molecola fu estratta dai limoni, ma ben presto ci si rese conto che una produzione industriale richiedeva la messa a punto di un processo di sintesi.

Per capire i motivi basta fare qualche calcolo: in una scatola di vitamina C comprata al supermercato (che sia bio o meno) ci sono circa 40 compresse, ogni compressa è circa 1 grammo di vitamina C pura; in una singola arancia ci sono più o meno 45 mg di vitamina e pur supponendo che si riesca a estrarre il 100% della sostanza (cosa, purtroppo, impossibile) ci vorrebbero più di 22 arance per fare una sola compressa! Pensate ora a quante scatole di Vitamina C ci sono in un supermercato, o in farmacia e pensate a quante ne sono prodotte in tutto il mondo e immaginate quante arance sarebbero necessarie per ottenerla.

Naturalmente non è possibile pensare di sostenere dei costi del genere.

Attualmente la maggior parte dell'Acido Ascorbico è prodotto tramite il Processo Reichstein, dal nome del chimico che lo inventò nel 1934, che parte dal Glucosio e attraversa ben sette step bio-sintetici. Naturalmente si sta lavorando per cercare anche metodi alternativi e meno costosi, utilizzando anche le biotecnologie.

E quindi? Siamo stati tutti imbrogliati? La Vitamina C che ci vendono non è vera Vitamina C?
Tranquilli.
Come ho già detto, è impossibile distinguere una molecola di Acido-L-Ascorbico estratto da un limone, magari coltivato biologicamente nell'orto di casa nostra, dalla molecola di Acido-L-Ascorbico sintetizzata da un'industria farmaceutica.
Gli atomi non hanno memoria, non hanno alcun modo di sapere se prima di essere il Carbonio 1 di una molecola di Vitamina C erano il Carbonio 3 di un pericolosissimo veleno come la Muscarina.
Ovviamente la maggior parte delle persone non sono chimici e sono perciò portate a pensare come si farebbe comunemente nella vita di tutti i giorni e a credere che quella graziosa scatolina, piena di fotografie di frutti freschi e colorati, sia effettivamente migliore e più sana di quella meno bella e senza frutta, ma che costa la metà.

Gli atomi saranno anche smemorati, ma voi la prossima volta che il marketing premerà sul naturale e senza chimica, ricordatelo, non abbiate paura della chimica e risparmierete di sicuro!

Articoli per approfondire:

Klimczak, Inga, et al. "Effect of storage on the content of polyphenols, vitamin C and the antioxidant activity of orange juices." Journal of Food Composition and Analysis 20.3 (2007): 313-322.

Gliszczynska‐Swiglo, A. A. G. A., and B. Tyrakowska. "Quality of commercial apple juices evaluated on the basis of the polyphenol content and the TEAC antioxidant activity." Journal of Food Science 68.5 (2003): 1844-1849.

Bremus, Christoph, et al. "The use of microorganisms in L-ascorbic acid production." Journal of biotechnology 124.1 (2006): 196-205.

http://blogs.nature.com/thescepticalchymist/files/2014/06/nchem_-Chemical-Free.pdf

Reichstein, T., A. Grussner, and R. Oppenauer. "Synthesis of ascorbic acid and related compounds by the osone-hydrocyanic acid method." Helvetica Chimica Acta 17 (1934): 510-520.

Bremus, Christoph, et al. "The use of microorganisms in L-ascorbic acid production." Journal of biotechnology 124.1 (2006): 196-205.

Reichstein, T., Grussner, A., Oppenauer, R., 1933. Die Synthese der ¨

d-Ascorbinsaure ( ¨ d-Form des C-Vitamins). Helv. Chim. Acta 16,

561–565.

I raggi UV, le creme solari e il misterioso oxibenzone

Ah, l'estate!

Il caldo asfissiante, il sudore, i mezzi pubblici che diventano delle trappole mortali... fortuna che abbiamo il mare a rendere più sopportabili i mesi fra maggio e ottobre!

Ogni estate milioni di Italiani e non si catapultano in spiaggia, alla ricerca di refrigerio, divertimento e della tintarella perfetta da sfoggiare una volta tornati a lavoro.

E ogni anno tutti, dal telegiornale, alla parrucchiera, alla signora Lucia del piano di sopra, ci ricordano l'importanza di proteggerci dai raggi solari, quelli che fanno venire il cancro, signora mia, e poi la notte non dormi perché ti sei bruciata!

Conviene sempre dare ascolto alla signora Lucia di turno, infatti è importantissimo proteggersi adeguatamente dai raggi solari, soprattutto in spiaggia dove si ha un'esposizione prolungata. Se è vero che il sole ha effetti senza dubbio benefici sul nostro organismo (catalizza la sintesi della Vitamina D) è anche importante fare attenzione, perché i raggi UV sono molto pericolosi.

Le creme solari sono perciò fondamentali.

I Raggi UV

La radiazione ultravioletta è definita, in fisica, come la porzione dello spettro elettromagnetico che va da circa 400 nm a circa 100 nm, appena prima della radiazione visibile all'occhio umano quindi (eppure vi sono animali, come ad esempio le api, che riescono a vedere l'ultravioletto!)

Secondo lo standard ISO (Organizzazione Internazionale per la Normazione) si possono distinguere diverse fasce all'interno dell'intervallo UV:

Le creme solari attualmente in commercio forniscono protezione dai raggi UVA e soprattutto dagli UVB, maggiormente pericolosi per la salute.

Fra 200 e 300 nm, infatti, viene a trovarsi il range di assorbimento di moltissime molecole biologiche, fra cui il DNA: questo vuol dire che quando la molecola in questione viene irradiata con raggi UVB, assorbe quei raggi e passa da uno stato "normale" a uno detto eccitato, cioè a un'energia superiore rispetto a quella in cui sarebbe stabile.

Lo stato di instabilità è un qualcosa che tutte le molecole tentano in ogni modo di evitare e uno dei metodi preferiti è quello di dar via quell'energia in eccesso, magari trasferendola a una molecola vicina, o dando luogo a reazioni chimiche.

Uno degli effetti maggiormente osservati nelle molecole di DNA è un processo chiamato di dimerizzazione: supponiamo di avere una molecola A, nel nostro caso una base purinica (uno dei tanti mattoncini che costituiscono il DNA), quando A viene esposta al sole si eccita, passando a uno stato che chiameremo A*, a questo punto essa troverà un'altra molecola A dando luogo a una reazione che ci darà come risultato una nuova molecola AA. 

Beh, se A era essenziale per il corretto funzionamento delle cellule, AA no, è una mutazione potenzialmente pericolosa e il nostro organismo cerca immediatamente di ripararla.

Purtroppo non sempre si riesce efficacemente a riparare il difetto, soprattutto quando iniziano a essercene un po' troppe di queste mutazioni, ed è così che la cellula mutata si moltiplica.

Questo, naturalmente, non è l'unico meccanismo che va a danneggiare le cellule della nostra pelle, ma è sicuramente uno dei principali responsabili di molti tumori.

Come proteggersi, quindi?

Le creme solari

Una crema solare contiene moltissime diverse sostanze chimiche che servono proprio a impedire che i raggi UV danneggino il DNA delle cellule della pelle. 

Possiamo distinguerle di die tipi:

• Filtri fisici
• Filtri chimici

I filtri fisici sono molecole molto semplici, ossidi di metallo come zinco o titanio, che fungono da vero e proprio specchio, riflettendo i raggi solari e impedendo, come farebbe una barriera, che essi raggiungano la pelle.

I filtri chimici, invece, sono molecole organiche più complesse, oxibenzone, fenilbenzilimidazolo, acido sulfonico, butil metoxidibenzoilmetano, etilexil metoxicinnamato. Queste molecole assorbono la radiazione solare, facendo in qualche modo da "esca" , e la restituiscono sotto forma di calore.

Il meccanismo con cui queste molecole agiscono non è ancora del tutto chiaro, ma sono stati fatti parecchi studi in particolare sull' oxibenzone.

 

Struttura dell'oxibenzone

L'oxibenzone è una molecola aromatica ed è proprio per questo motivo che può assorbire le radiazioni UV, infatti è probabilmente la più usata in tutti i filtri solari fin da sempre. 

Negli ultimi anni, però, sono state avanzate molte ipotesi sulla sua pericolosità: allergie e dermatiti, per la maggior parte, ma studi sono ancora in corso per accertarne l'effetto reale, soprattutto riguardo a un eventuale effetto estrogeno sull'organismo.

In Italia la presenza di oxibenzone nelle creme solari in commercio deve essere necessariamente segnalata, anche perché è ancora largamente usato. Finché non vi saranno risultati certi, perlomeno.

Nel frattempo la ricerca si muove anche per trovare valide alternative all'oxibenzone, soprattutto grazie a nuovi moderni studi sulle nanotecnologie, che ne potrebbero impedire l'assorbimento cutaneo, riducendo i rischi legati alla salute tenendone gli enormi vantaggi, una strada che potrebbe essere davvero promettente.

Che sia una crema con oxibenzone o senza, comunque, non dimenticate mai di proteggervi quando andate al mare, è importantissimo e vi permetterà di avere un'abbronzatura invidiabile e una pelle sana!

Articoli per approfondire:

Estrogenic activity and reproductive effects of the UV-filter oxybenzone

(2-hydroxy-4-methoxyphenyl-methanone) in fish

Michael Coronado, Hector De Haro, Xin Deng, Mary Ann Rempel,

Ramon Lavado, Daniel Schlenk∗

Environmental Toxicology Program, University of California, Riverside, Riverside, CA 92521, United States

Probing the Ultrafast Energy Dissipation Mechanism

of the Sunscreen Oxybenzone after UVA Irradiation

Lewis A Baker, Michael D Horbury, Simon Ed Greenough, Philip M Coulter, Tolga N.V. Karsili,

Gareth Michael Roberts, Andrew J. Orr-Ewing, Michael N.R. Ashfold, and Vasilios G. Stavros

J. Phys. Chem. Lett., Just Accepted Manuscript • Publication Date (Web): 26 Mar 2015

Oxybenzone Oxidation Following Solar Irradiation

o f Skin : Photoprotection versus Antioxidant Inactivation

Karin U. Schallre uter, *"j" John M. WoodJ Dennis W. Farwell, :j: J eremy Moore ,:j: and H owell G.M. Edwards:j:

*Depnrtlllent of Dermato logy. U ni ve rsity of Hamhurg, German y; and Departmcnts of j' 13iOlll cdi cal Sciences and :r.Che llli stry and

C hemical Techno logy. U nivers ity of ll rad fo rd. 13radfo rd , U.K.

Preparation and characterization of oxybenzone-loaded solid lipid nanoparticles (SLNs) with enhanced safety and sunscreening efficacy: SPF and UVA-PF

Rania A. Sanad1 , Nevine S. Abdel Malak2,*, Tahany S. El-Bayoomy1 , Alia A. Badawi

Department of Pharmaceutics, National Organization of Drug Control and Research (NODCAR), Cairo, Egypt; 

Department of Pharmaceutics, Faculty of Pharmacy Cairo University, Cairo, Egypt.