Метод прогнозирования стабильности лекарств может привести к созданию более эффективных лекарств

Исследователи из Кембриджского и Копенгагенского университетов разработали новый метод решения старой проблемы: как предсказать, когда и как твердое тело будет кристаллизоваться. Используя оптические и механические методы измерения, они обнаружили, что локализованное движение молекул внутри твердого тела в конечном итоге отвечает за кристаллизацию.

Такое решение проблемы было впервые предложено в 1969 году, но доказать гипотезу стало возможным только сейчас. Результаты представлены в двух статьях в Physical Chemistry Chemical Physics и The Journal of Physical Chemistry B.Твердые тела ведут себя по-разному в зависимости от того, является ли их молекулярная структура упорядоченной (кристалл) или неупорядоченной (стекло).

Химически кристаллическая и стеклянная формы твердого тела абсолютно одинаковы, но имеют разные свойства.Одно из желательных свойств стекол состоит в том, что они лучше растворяются в воде, что особенно полезно для медицинских целей. Чтобы лекарства были эффективными, они должны быть водорастворимыми, чтобы они могли растворяться в организме и достигать своей цели через кровоток.«Большинство используемых сегодня лекарств находятся в кристаллической форме, а это означает, что им требуется дополнительная энергия для растворения в организме, прежде чем они попадут в кровоток», — сказал соавтор исследования профессор Аксель Цайтлер из Кембриджского отделения химической инженерии.

Биотехнология. «Молекулы в стеклянной форме легче усваиваются организмом, потому что они легче растворяются, и за последние 20 лет было обнаружено множество очков, которые могут вылечить болезнь, но из них не производятся лекарства, потому что они не достаточно стабильный. "По прошествии определенного времени все стекла подвергаются спонтанной кристаллизации, после чего молекулы не только теряют свою неупорядоченную структуру, но также теряют свойства, которые изначально делали их эффективными. Давняя проблема ученых заключалась в том, как предсказать, когда произойдет кристаллизация, которая, если она будет решена, позволит широко применять стекла на практике.

«Это очень старая проблема», — сказал Цайтлер. «А для фармацевтических компаний это зачастую слишком большой риск. Если они разработают лекарство, основанное на стеклянной форме молекулы, и оно кристаллизуется, они не только потеряют потенциально эффективное лекарство, но и им придется сделать огромную отзывать."Чтобы определить, когда и как твердые тела будут кристаллизоваться, большинство исследователей сосредоточили свое внимание на температуре стеклования, то есть температуре, выше которой молекулы могут двигаться в твердом теле более свободно и могут быть легко измерены.

Используя метод, называемый динамическим механическим анализом, а также терагерцовую спектроскопию, Цейтлер и его коллеги показали, что вместо температуры стеклования за кристаллизацию ответственны молекулярные движения, происходящие до более низкого температурного порога.Эти движения ограничены локализованными силами в молекулярном окружении, и, в отличие от относительно больших движений, которые происходят выше температуры стеклования, движения молекул выше нижнего порога температуры намного более тонкие. Хотя локализованное движение сложно измерить, оно является ключевой частью процесса кристаллизации.Учитывая прогресс в методах измерения, разработанных командами Кембриджа и Копенгагена, молекулы лекарств, которые ранее были выброшены на доклинической стадии, теперь могут быть протестированы, чтобы определить, могут ли они быть доставлены на рынок в стабильной стеклянной форме, которая преодолевает ограничения растворимости. кристаллической формы.

«Если мы воспользуемся нашей техникой для скрининга молекул, которые ранее были выброшены, и обнаружим, что температура, связанная с началом локализованного движения, достаточно высока, у нас будет высокая уверенность в том, что материал не будет кристаллизоваться после производства», — сказал Цейтлер. «Мы могли бы использовать калибровочную кривую, которую мы описываем во второй статье, чтобы предсказать, сколько времени потребуется материалу для кристаллизации».Исследование было запатентовано и коммерциализируется Cambridge Enterprise, подразделением коммерциализации университета.

Исследование финансировалось Исследовательским советом по инженерным и физическим наукам (EPSRC).


Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *