La teofillina è un derivato della xantina comunemente usato per i suoi effetti broncodilatatori. È un composto naturale presente nelle foglie di tè e nei semi di cacao ed è ampiamente utilizzato nel trattamento di malattie respiratorie come l'asma e la broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO).

Composizione chimica e struttura

La struttura chimica della teofillina è simile a quella della caffeina e della teobromina. È composta da un nucleo metilxantinico con la formula chimica C7H8N4O2. La struttura molecolare comprende un sistema ad anello doppio fuso con atomi di azoto in posizione 1 e 3 e gruppi metilici in posizione 1 e 3.

Proprietà fisiche

La teofillina si presenta tipicamente come una polvere bianca cristallina, leggermente solubile in acqua e alcool. Ha un sapore amaro ed è inodore. Il punto di fusione della teofillina è di circa 270°C.

Processo di produzione

La produzione della teofillina coinvolge diversi passaggi:

Estrazione: La teofillina può essere estratta da fonti naturali come le foglie di tè e i semi di cacao, sebbene la produzione sintetica sia più comune.

Sintesi chimica: La produzione sintetica implica la modifica chimica della xantina. Il processo comprende fasi di metilazione e ossidazione per produrre la teofillina.

Purificazione: La teofillina sintetizzata viene purificata utilizzando tecniche di cristallizzazione o cromatografia per garantire un alto grado di purezza.

Formulazione: La teofillina pura viene poi formulata in varie forme di dosaggio, tra cui compresse, capsule e soluzioni per somministrazione orale o endovenosa.

Confezionamento: Il prodotto finale viene confezionato in condizioni controllate per garantirne la stabilità e la purezza.

Applicazioni

• Medicina: La teofillina è utilizzata principalmente in campo medico come broncodilatatore (1). Aiuta a rilassare i muscoli lisci delle vie aeree, facilitando la respirazione. È usata nel trattamento dell'asma, della BPCO e di altre condizioni respiratorie (2).
• Farmaceutica: La teofillina è inclusa in varie formulazioni farmaceutiche per somministrazione orale ed endovenosa. Spesso è utilizzata in combinazione con altri farmaci per potenziarne gli effetti terapeutici.
• Ricerca: La teofillina è utilizzata in ambito di ricerca per studiare i suoi effetti farmacologici e potenziali nuove applicazioni terapeutiche.

Considerazioni ambientali e di sicurezza

Impatto ambientale: La produzione della teofillina ha un impatto ambientale moderato. I prodotti di scarto dei processi di sintesi chimica e purificazione devono essere gestiti per minimizzare la contaminazione ambientale.

Sicurezza: La teofillina è generalmente sicura quando usata come prescritto. Tuttavia, ha un indice terapeutico ristretto, il che significa che la differenza tra una dose terapeutica e una dose tossica è piccola. È essenziale monitorare i livelli ematici di teofillina nei pazienti per evitare tossicità. Gli effetti collaterali possono includere nausea, vomito, insonnia e, in casi gravi, aritmie cardiache e convulsioni.

Cosmetica - Funzioni INCI

• Agente condizionante della pelle - Misto. Questo ingrediente ha il compito di modificare e migliorare le condizioni della pelle quando è danneggiata o secca, attenuando la desquamazione, ridimensionandone la sfogliatura e restituendone elasticità.

Molecular Formula  C₇H₈N₄O₂

Molecular Weight    180.16 g/mol

CAS     58-55-9

UNII    C137DTR5RG    0I55128JYK

EC Number  200-385-7

Synonyms:

1,3-Dimethylxanthine

Elixophyllin

Bibliografia__________________________________________________________________________

(1) Scurek M, Brat K. A narrative review of theophylline: is there still a place for an old friend? J Thorac Dis. 2024 May 31;16(5):3450-3460. doi: 10.21037/jtd-23-1781. Epub 2024 May 29. PMID: 38883616; PMCID: PMC11170423.

(2) Park SJ, Hahn HJ, Oh SR, Lee HJ. Theophylline Attenuates BLM-Induced Pulmonary Fibrosis by Inhibiting Th17 Differentiation. Int J Mol Sci. 2023 Jan 5;24(2):1019. doi: 10.3390/ijms24021019.

Abstract. Idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) is a chronic and refractory interstitial lung disease. Although there are two approved drugs for IPF, they were not able to completely cure the disease. Therefore, the development of new drugs is required for the effective treatment of IPF. In this study, we investigated the effect of theophylline, which has long been used for the treatment of asthma, on pulmonary fibrosis. The administration of theophylline attenuated the fibrotic changes of lung tissues and improved mechanical pulmonary functions in bleomycin (BLM)-induced pulmonary fibrosis. Theophylline treatment suppressed IL-17 production through inhibiting cytokines controlling Th17 differentiation; TGF-β, IL-6, IL-1β, and IL-23. The inhibition of IL-6 and IL-1β by theophylline is mediated by suppressing BLM-induced ROS production and NF-κB activation in epithelial cells. We further demonstrated that theophylline inhibited TGF-β-induced epithelial-to-mesenchymal transition in epithelial cells through suppressing the phosphorylation of Smad2/3 and AKT. The inhibitory effects of theophylline on the phosphorylation of Smad2/3 and AKT were recapitulated in BLM-treated lung tissues. Taken together, these results demonstrated that theophylline prevents pulmonary fibrosis by inhibiting Th17 differentiation and TGF-β signaling.

Poe RH, Utell MJ. Theophylline in asthma and COPD: changing perspectives and controversies. Geriatrics. 1991 Apr;46(4):55-6, 61-5. PMID: 2010095.

Abstract. Theophylline's role in the treatment of airway obstruction has been challenged, yet it remains a useful agent in the management of obstructive lung disease. It has a narrow therapeutic range and frequent side effects. Drug interactions are common, and variations in theophylline clearance among patients arise from individual differences in its absorption, metabolism, and elimination. Acute bronchospasm is best treated with inhaled sympathomimetic agents, but the nonbronchodilator effects of theophylline offer therapeutic benefits for the patient with non-reversible disease. When properly monitored by serum level determinations, theophylline may be used as an adjunct to aerosol therapy and corticosteroids in asthma. However, the patient with COPD may benefit the most from an empiric trial of the drug, using lower doses than were commonly employed in the past.

Scholle S. Theophylline in the treatment of sleep-related breathing disorders. Z Arztl Fortbild Qualitatssich. 2001 Jan;95(1):35-8. German. PMID: 11233493.

Abstract. The methylxanthine derivates are known to have respiratory stimulant properties. Therefore theophylline is used in sleep related disturbances of breathing. Theophylline reduces central apneas and periodic breathing in infants. The efficiency of theophyllin is confirmed in reducing central apneas in patients with neurologic diseases or Cheyne Stokes breathing in patients with congestive heart failure. In patients with obstructive sleep apnoea the effect of theophylline is doubtful. An effect of therapy exists in some mild forms of sleep apnoea (apnoea index < 20/h total sleep time). Further studies are necessary to investigate the precise mechanism of of theophylline in obstructive sleep apnoea.