Ricercatori del Regno Unito e della Danimarca hanno sviluppato un nuovo metodo per prevedere la stabilità fisica dei candidati farmaci, che potrebbe aiutare con lo sviluppo di farmaci nuovi e più efficaci per i pazienti. La tecnologia è stata concessa in licenza alla società spin-out di Cambridge TeraView, che lo stanno sviluppando per l'uso nell'industria farmaceutica al fine di produrre medicinali che vengono rilasciati più facilmente nell'organismo.

I ricercatori, dalle Università di Cambridge e Copenhagen, hanno sviluppato un nuovo metodo per risolvere un vecchio problema:come prevedere quando e come si cristallizzerà un solido. Utilizzando tecniche di misura ottiche e meccaniche, hanno scoperto che il movimento localizzato delle molecole all'interno di un solido è in definitiva responsabile della cristallizzazione.

Questa soluzione al problema è stata proposta per la prima volta nel 1969, ma solo ora è diventato possibile provare l'ipotesi. I risultati sono riportati in due articoli in Physical Chemistry Chemical Physics e Il giornale di chimica fisica B .

I solidi si comportano diversamente a seconda che la loro struttura molecolare sia ordinata (cristallo) o disordinata (vetro). chimicamente, le forme di cristallo e vetro di un solido sono esattamente le stesse, ma hanno proprietà diverse.

Una delle proprietà desiderabili degli occhiali è che sono più solubili in acqua, che è particolarmente utile per le applicazioni mediche. Per essere efficace, i farmaci devono essere solubili in acqua, in modo che possano essere dissolti all'interno del corpo e raggiungere il loro obiettivo attraverso il flusso sanguigno.

"La maggior parte delle medicine in uso oggi sono in forma di cristallo, il che significa che hanno bisogno di energia extra per dissolversi nel corpo prima di entrare nel flusso sanguigno, " ha affermato il coautore dello studio, il professor Axel Zeitler del Dipartimento di ingegneria chimica e biotecnologia di Cambridge. "Le molecole in forma di vetro vengono assorbite più facilmente dal corpo perché possono dissolversi più facilmente, e negli ultimi 20 anni sono stati scoperti molti occhiali che possono curare le malattie, ma non vengono trasformati in medicinali perché non sono abbastanza stabili".

Dopo un certo tempo, tutti i bicchieri subiranno una cristallizzazione spontanea, a quel punto le molecole non solo perderanno la loro struttura disordinata, ma perderanno anche le proprietà che li hanno resi efficaci in primo luogo. Un problema di vecchia data per gli scienziati è stato come prevedere quando si verificherà la cristallizzazione, quale, se risolto, consentirebbe l'applicazione pratica diffusa degli occhiali.

"Questo è un problema molto vecchio, " ha detto Zeitler. "E per le aziende farmaceutiche, spesso è un rischio troppo grande. Se sviluppano un farmaco basato sulla forma vetrosa di una molecola e si cristallizza, non solo avranno perso un medicinale potenzialmente efficace, ma avrebbero dovuto fare un massiccio richiamo."

Per determinare quando e come i solidi si cristallizzeranno, la maggior parte dei ricercatori si era concentrata sulla temperatura di transizione vetrosa, che è la temperatura al di sopra della quale le molecole possono muoversi più liberamente nel solido e può essere misurata facilmente. Utilizzando una tecnica chiamata analisi meccanica dinamica e spettroscopia terahertz, Zeitler e i suoi colleghi hanno dimostrato che invece della temperatura di transizione vetrosa, i moti molecolari che si verificano fino a una soglia di temperatura inferiore, sono responsabili della cristallizzazione.

Questi movimenti sono vincolati da forze localizzate nell'ambiente molecolare e, in contrasto con i movimenti relativamente grandi che si verificano al di sopra della temperatura di transizione vetrosa, i moti molecolari al di sopra della soglia di temperatura inferiore sono molto più sottili. Mentre il movimento localizzato è difficile da misurare, è una parte fondamentale del processo di cristallizzazione.

Dato il progresso nelle tecniche di misurazione sviluppate dai team di Cambridge e Copenhagen, Le molecole di farmaco che erano state precedentemente scartate nella fase preclinica possono ora essere testate per determinare se possono essere immesse sul mercato in una forma di vetro stabile che superi i limiti di solubilità della forma cristallina.

"Se usiamo la nostra tecnica per vagliare le molecole che sono state precedentemente scartate, e troviamo che la temperatura associata all'inizio del moto localizzato è sufficientemente alta, avremmo grande fiducia che il materiale non si cristallizzerà dopo la fabbricazione, " ha detto Zeitler. "Potremmo usare la curva di calibrazione che descriviamo nel secondo articolo per prevedere il tempo necessario al materiale per cristallizzare".