Cocrystal engineering er relevant for produktion af energiske materialer, lægemidler og andre forbindelser. Af disse er den mest undersøgte og anvendte anvendelse inden for lægemiddeludvikling og mere specifikt dannelse, design og implementering af aktive farmaceutiske ingredienser (API). Ændring af API ‘ ens struktur og sammensætning kan i høj grad påvirke biotilgængeligheden af et lægemiddel. Konstruktionen af cocrystals drager fordel af de specifikke egenskaber for hver komponent for at skabe de mest gunstige betingelser for opløselighed, der i sidste ende kan forbedre lægemidlets biotilgængelighed. Hovedideen er at udvikle API ‘ ens overlegne fysisk-kemiske egenskaber, mens egenskaberne af selve lægemiddelmolekylet holdes konstante. Cocrystal strukturer er også blevet en hæfteklammer til lægemiddelopdagelse. Strukturbaserede virtuelle screeningsmetoder, såsom docking, gør brug af cocrystal strukturer af kendte proteiner eller receptorer til at belyse nye ligand-receptorbindende konformationer.
PharmaceuticalsEdit
Cocrystal engineering er blevet af så stor betydning inden for lægemidler, at en bestemt underopdeling af multikomponent-krystaller har fået udtrykket farmaceutiske cocrystals til at henvise til en fast cocrystal-tidligere komponent og en molekylær eller ionisk API (aktiv farmaceutisk ingrediens). Andre klassifikationer findes dog også, når en eller flere af komponenterne ikke er i fast form under omgivende forhold. For eksempel, hvis en komponent er en væske under omgivende forhold, kan cocrystal faktisk betragtes som et cocrystal solvat som diskuteret tidligere. De fysiske tilstande af de enkelte komponenter under omgivende forhold er den eneste kilde til opdeling blandt disse klassifikationer. Klassificeringsnavneskemaet for cocrystals kan synes at være af ringe betydning for selve cocrystal, men i kategoriseringen ligger væsentlige oplysninger om de fysiske egenskaber, såsom opløselighed og smeltepunkt, og stabiliteten af API ‘ er.
målet for farmaceutiske cocrystals er at have egenskaber, der adskiller sig fra det, der forventes af de rene API ‘ er uden at fremstille og/eller bryde kovalente bindinger.Blandt de tidligste farmaceutiske cocrystals rapporteret er af sulfonamider. Området med farmaceutiske cocrystals er således steget på baggrund af interaktioner mellem API ‘ er og cocrystal-dannere. Oftest har API ‘ er hydrogenbindingsevne ved deres ydre, hvilket gør dem mere modtagelige for polymorfisme, især i tilfælde af cocrystal solvater, som kan vides at have forskellige polymorfe former. Et sådant tilfælde er i lægemidlet sulfathiasol, et almindeligt oralt og topisk antimikrobielt middel, som har over hundrede forskellige solvater. Det er således vigtigt inden for lægemidler at screene for hver polymorf form af en cocrystal, før den betragtes som en realistisk forbedring af den eksisterende API. Farmaceutisk cocrystal-dannelse kan også drives af flere funktionelle grupper på API ‘ en, som introducerer muligheden for binære, ternære og højere ordnede cocrystal-former. Ikke desto mindre bruges cocrystal-førstnævnte til at optimere API ‘ens egenskaber, men kan også udelukkende anvendes til isolering og/eller oprensning af API’ en, såsom en separerende enantiomerer fra hinanden, såvel som fjernet forud for produktionen af lægemidlet.
det er med ræsonnement, at de fysiske egenskaber af farmaceutiske cocrystals derefter i sidste ende kunne ændre sig med varierende mængder og koncentrationer af de enkelte komponenter. En af de vigtigste egenskaber, der skal ændres med varierende koncentrationer af komponenterne, er opløselighed. Det har vist sig, at hvis stabiliteten af komponenterne er mindre end den cocrystal, der dannes mellem dem, vil opløseligheden af cocrystal være lavere end den rene kombination af de enkelte bestanddele. Hvis opløseligheden af kokrystal er lavere, betyder det, at der findes en drivkraft for, at kokrystalliseringen kan forekomme. Endnu vigtigere for farmaceutiske applikationer er evnen til at ændre stabiliteten til hydrering og biotilgængelighed af API med cocrystal dannelse, hvilket har enorme konsekvenser for lægemiddeludvikling. Cocrystal kan øge eller formindske sådanne egenskaber som smeltepunkt og stabilitet til relativ fugtighed sammenlignet med den rene API og skal derfor undersøges fra sag til sag for deres anvendelse til forbedring af et lægemiddel på markedet.
der er udviklet en screeningsprocedure for at hjælpe med at bestemme dannelsen af cocrystals fra to komponenter og evnen til at forbedre egenskaberne af den rene API. For det første bestemmes opløselighederne af de enkelte forbindelser. For det andet evalueres kokrystalliseringen af de to komponenter. Endelig undersøges fasediagramscreening og pulverrøntgendiffraktion yderligere for at optimere betingelserne for kokrystallisering af komponenterne. Denne procedure er stadig gjort for at opdage cocrystals af farmaceutisk interesse, herunder simple API ‘ er, som f.eks. CBC har kun en primær funktionel gruppe involveret i hydrogenbinding, hvilket forenkler mulighederne for kokrystaldannelse, der i høj grad kan forbedre dets biotilgængelighed med lav opløsning.
et andet eksempel på en API, der undersøges, ville være Piracetam eller (2-okso-1-pyrrolidinyl)acetamid, som bruges til at stimulere centralnervesystemet og dermed forbedre læring og hukommelse. Der findes fire polymorfer af Piracetam, der involverer hydrogenbinding af carbonyl og primært amid. Det er disse samme hydrogenbindingsfunktionelle grupper, der interagerer med og forbedrer kokrystalliseringen af Piracetam med gentisinsyre, et ikke-steroidt antiinflammatorisk lægemiddel (NSAID) og med p-hydroksybenssyre, en isomer af aspirinforløberen salicylsyre. Uanset hvad API ‘ en er, der undersøges, er det helt tydeligt af den brede anvendelighed og mulighed for konstant forbedring inden for lægemiddeludvikling, hvilket gør det klart, at drivkraften for kokrystallisering fortsat består i at forsøge at forbedre de fysiske egenskaber, som de eksisterende cokrystaller mangler.
RegulationEdit
den 16.August 2016 offentliggjorde US food and drug administration (FDA) et udkast til vejledning Regulatory Classification of Pharmaceutical Co-Crystals. I denne vejledning foreslår FDA at behandle co-krystaller som polymorfer, så længe der fremlægges bevis for at udelukke eksistensen af ionbindinger.
energiske materialerrediger
to sprængstoffer og CL-20 omkrystalliseres i et forhold 1:2 for at danne et hybrideksplosivt stof. Dette eksplosivstof havde den samme lave følsomhed af HMS og næsten den samme eksplosive kraft af CL-20. Fysisk blanding af sprængstoffer skaber en blanding, der har samme følsomhed som den mest følsomme komponent, som cocrystallisation overvinder.