Forskere udvikler en ny enhed til screening af avancerede krystallinske materialer

Forskere ved University of Illinois i Chicago og AbbVie Inc. har udviklet en ny enhed, der hjælper forskere og farmaceutiske virksomheder mere effektivt med at screene og teste dannelse af lægemiddelstof - aktiv farmaceutisk ingrediens (API).

Meenesh R. Singh, en adjunkt ved UICs kemitekniske afdeling, sammen med UIC -kandidatstuderende Paria Coliaie og AbbVie -forskere udviklede Manish S. Kelkar og Nandkishor K. Nere en kontrolleret mikrofluidisk krystallisationsenhed til at forbedre screeningsprocessen, som medicinalvirksomheder bruger til at identificere den mest stabile krystallinske form for API'er og til at skalere krystalliseringen af stabile former.

Arbejdet, med titlen "Kontinuerlig strømning, Godt blandet, Mikrofluidisk krystalliseringsenhed til screening af polymorfer, Morfologier, og krystalliseringskinetik ved kontrolleret overmætning, "blev offentliggjort i Royal Society of Chemistry's peer-reviewed journal, Lab on a Chip .

Singh henviste til en rapport fra det britiske kontor for sundhedsøkonomi, der angav, at det i øjeblikket tager omkring 10 år og milliarder af dollars at bringe et nyt lægemiddel på markedet, efter at et molekyle er identificeret til behandling af en sygdom. En betydelig del af dette årti investeres i procesudvikling, sammen med igangværende kliniske forsøg, hvor forskere screener de forskellige polymorfe former af API'erne og udvikler robuste processer til fremstilling af den stabile form med de acceptable fysiske egenskaber for at gøre det til piller eller tabletter.

Industrien bruger i øjeblikket mikrotiterplader og dråbe-baserede mikrofluidiske enheder til at screene disse forskellige former, men Singh bemærkede, at disse enheder støder på problemer på grund af udtømning af overmætning, som er en drivkraft for krystallisering. Han forklarede, at når nukleationsprocessen forekommer, og krystallerne vokser i mikrotiterpladen, de opbruger den oprindelige levering af API'et, hvilket får overmættelse til at nedbryde og biasere screeningsresultaterne. Den ufuldstændige forståelse af det polymorfe landskab af API opnået fra mikrotiterpladerne udgør en enorm risiko, når virksomheder går over til opskalering og teknologioverførsel for at fremstille API'er i større fartøjer kaldet krystallisatorer og efterfølgende procesudstyr såsom filtre og tørretumblere.

For at bekæmpe dette problem, efterforskerne skabte en kontinuerlig strømning, godt blandet, mikrofluidisk enhed kaldet cyklonblander, der består af små ventiler med flere indløb, der arbejder sammen for at skabe en hvirvel i enheden for at sikre, at opløsningen er godt blandet og holder overmættelsen konstant ved at fortsætte med at forsyne enheden med en API -løsning. API -krystallerne fanges i cyklonmixeren, og enheden lukker automatisk ned, efter at nok af API er blevet oprettet.

"Det vi har gjort er, udvikle en screeningsenhed, der simulerer betingelser for en industriel krystallisator, "De fleste af de enheder, der i øjeblikket er på markedet, ser overmættelsen falde med den tid, der muligvis ikke giver et fuldstændigt billede af krystalformet landskab," sagde Coliaie.

Kelkar bemærker, at denne enhed er let at fremstille ved hjælp af en kommerciel 3D-printer. "En 3D-trykt enhed koster kun et par cent, hvilket giver os stor fleksibilitet til at foretage ændringer i designet til at screene salte, hydrater, og solvater af de krystallinske API'er. "

Som beskrevet i deres forskningsartikel, efterforskerne testede enheden til screening af anthranilic acid, hvis derivater er antiinflammatoriske lægemidler. Enheden kan også bruges til at screene landbrugskemikalier, halvledere, katalysatorer, og andre specialkemikalier til andre industrier på en mere konsekvent og stabil måde, end der i øjeblikket er tilgængeligt.

Singh tilføjede, at den nye enhed også kan hjælpe farmaceutiske virksomheder med at gå fra batchbaseret produktion til kontinuerlig fremstilling, som FDA håber at anspore fremskridt inden for robust API -fremstilling til lavere omkostninger. Nere bemærkede, at selve enheden faktisk er en mini -prototype af en kontinuerlig fremstillingsmodel og giver virksomheder mulighed for at se præcis, hvordan deres API'er vil krystallisere under disse betingelser.

"Den tid og de penge, der kræves til udvikling og fremstilling af en API -proces, er enorm. Robust fremstilling af kvalitets -API'er er afgørende for rettidig levering af lægemidler til patienter, "Sagde Nere.

"Vi har udviklet en ny mikrofluid -enhed, der hurtigt og automatisk kan screene forskellige former for API'er under kontrollerede forhold, hvilket vil øge effektiviteten af ​​fremstillingsprocesudvikling, "Tilføjede Singh.