Зв'язок структура – біологічна активність

Біологічна активність речовини визначається її хімічною та просторовою будовою. Однак, рівень такої активності (ефективність дії) може суттєво залежати і від інших факторів. Так, важливим фактором для багатьох ЛР є добра розчинність у воді, тому що вони переносяться в організмі, головним чином, током крові, що сприяє створенню концентрації, достатньої для виявлення фармакологічної дії. Також лікарські речовини повинні мати добру ліпофільність і володіти здатністю проникати крізь клітинні напівпроникні мембрани, щоб впливати на біохімічні процеси метаболізму. Препарати, які діють на центральну нервову систему, повинні вільно переходити з крові до спино-мозкової рідини та мозку, тобто долати гематоенцефалічний бар'єр, який захищає мозок від проникнення до нього сторонніх речовин, розчинених в крові.

Іншим бар'єром для проникнення лікарської речовини з крові до тканин органу-мішені є стінки капілярів. Для більшості лікарських речовин з невеликою молекулярною масою цей бар'єр є нездоланним. Існує ще один бар'єр – плацентарний, який відокремлює організм матері від плоду. Зазвичай, він є легкопроникним для лікарських речовин, тому вибір препаратів для вагітних жінок відбувається надзвичайно ретельно. В цілому, молекула ліків крім основного фармакофорного угрупування, яке безпосередньо відповідає за терапевтичний ефект, повинна містити також гідрофільні та (або) ліпофільні фрагменти (бути по ним збалансованою), щоб здійснювати її нормальний перенос до відповідної системи організму.

В процесі конструювання лікарського препарату намагаються враховувати наведені вище фактори при введенні відповідних хімічних угруповань в потенційну лікарську речовину. Так, введення в структуру фенольних угруповань, карбоксильних або сульфогруп, основного або амонійного атома Нітрогену (четвертинна сіль) покращує розчинність у воді органічної молекули лікарської речовини, змінює її основність або кислотність, як правило, посилює її біоактивність. Наявність н-алкільних ланцюгів, їх подовження, а також введення галогенів, навпаки, підвищують ліпофільність лікарських речовин (розчинність в жирових тканинах, які можуть виконувати роль лікарського депо) та полегшують їх проходження крізь біомембрани. Присутність розгалужених алкільних замісників та атомів галогенів ускладнюють метаболізм (зокрема, біоокиснення) лікарських речовин. Циклоалкільні угрупування покращують сполучення з біорецептором за рахунок Ван-дер-Ваальсових сил. Застосування лікарських речовин з спиртовою або карбоксильною групами (у вигляді їх складних або простих ефірів) змінює полярність молекули лікарської речовини та гальмує біодекарбоксилювання. Біологічні системи при дії на них синтетичних лікарських речовин не відчувають різниці між речовинами, в молекулах яких бензенове кільце замінене на піридинове, або фуранове – на пірольне чи тіофенове. Тобто заміна одного плоского кільця на інше суттєво не впливає на корисну біодію.

На цей час виявлено ряд фармакофорних груп, введення яких в молекулу потенційної лікарської речовини надає їй необхідної біоактивності. Наприклад, наявність фенольного угрупування може надавати речовині антисептичних властивостей. Введення карбамідного фрагменту сприяє виявленню снодійного ефекту. Діарил(аміноалкіл)метанове угрупування відповідає за антигістамінну дію.