Cocrystal engineering is relevant to production of energetic materials, pharmaceuticals, and other compounds. Näistä laajimmin tutkittu ja käytetty sovellus on lääkekehityksessä ja tarkemmin aktiivisten farmaseuttisten ainesosien (API) muodostuksessa, suunnittelussa ja toteutuksessa. API: n rakenteen ja koostumuksen muuttaminen voi vaikuttaa suuresti lääkkeen hyötyosuuteen. Cocrystals suunnittelu hyödyntää kunkin komponentin erityisiä ominaisuuksia, jotta suotuisimmat olosuhteet liukoisuudelle, joka voisi lopulta parantaa lääkkeen hyötyosuutta. Pääajatuksena on kehittää API: n parempia fysikaalis-kemiallisia ominaisuuksia pitäen samalla itse lääkemolekyylin ominaisuudet vakiona. Myös kokristaalirakenteista on tullut huumelöytöjen katkottuja. Rakenteisiin perustuvissa virtuaalisissa seulontamenetelmissä, kuten telakoinnissa, hyödynnetään tunnettujen proteiinien tai reseptorien kokristaalisia rakenteita uusien ligandireseptorien sitoutumiskonformaatioiden selventämiseksi.
PharmaceuticalsEdit
Cocrystal engineering on tullut niin tärkeäksi lääkealalla, että erityisestä monikomponenttisten cocrystals-alaryhmästä on annettu termi pharmaceutical cocrystals viittaamaan kiinteään cocrystal entiseen komponenttiin ja molekyyli-tai ionirajapintaan (vaikuttava farmaseuttinen ainesosa). Muita luokituksia on kuitenkin olemassa myös silloin, kun yksi tai useampi aineosa ei ole kiinteässä muodossa ympäristöolosuhteissa. Esimerkiksi, jos yksi komponentti on neste ympäristön olosuhteissa, cocrystal voidaan itse asiassa katsoa cocrystal solvate kuten edellä on käsitelty. Yksittäisten komponenttien fysikaaliset olot ympäristöolosuhteissa ovat ainoa lähde näiden luokitusten jaolle. Kokrystaalien luokittelunimitysjärjestelmällä saattaa vaikuttaa olevan vain vähän merkitystä kokrystaalin itsensä kannalta, mutta luokittelussa on merkittävää tietoa fysikaalisista ominaisuuksista, kuten liukoisuudesta ja sulamispisteestä, sekä API-rajapintojen stabiilisuudesta.
lääkekokristaalien tavoitteena on, että niillä on ominaisuuksia, jotka poikkeavat puhtailta API-Liitoksilta odotetusta ilman kovalenttisten sidosten muodostamista ja/tai katkeamista.Varhaisimpia raportoituja lääkeainekrystaaleja ovat sulfonamidit. Lääkeainekrystaalien pinta-ala on siis kasvanut ohjelmointirajapintojen ja kokridien muodostajien yhteisvaikutusten perusteella. Tavallisimmin apeilla on vetysidosominaisuus ulkoapäin, mikä tekee niistä herkempiä polymorfismille, erityisesti kokristaalisten solvaattien tapauksessa, joilla tiedetään olevan erilaisia polymorfisia muotoja. Tällainen tapaus on lääke sulfatiatsoli, yhteinen oraalinen ja ajankohtainen antimikrobinen, jolla on yli sata erilaista solvaattia. Näin ollen lääkealalla on tärkeää seuloa kokrystaalin jokainen polymorfinen muoto, ennen kuin sitä pidetään realistisena parannuksena olemassa olevaan API: han. Pharmaceutical cocrystal muodostumista voidaan myös ajaa useita funktionaalisia ryhmiä API, joka esittelee mahdollisuuden binary, ternary, ja korkeampi järjestetty cocrystal muotoja. Cocrystal-muodostajaa käytetään kuitenkin API: n ominaisuuksien optimointiin, mutta sitä voidaan käyttää myös yksinomaan API: n eristämiseen ja/tai puhdistamiseen, kuten erottamalla enantiomeerit toisistaan sekä poistamalla ennen lääkkeen tuotantoa.
lääkeainekokristaalien fysikaaliset ominaisuudet voivat lopulta muuttua yksittäisten aineosien määrien ja pitoisuuksien vaihtuessa. Yksi tärkeimmistä ominaisuuksista, jotka muuttuvat komponenttien pitoisuuksien vaihtuessa, on liukoisuus. On osoitettu, että jos komponenttien stabiilisuus on pienempi kuin niiden väliin muodostunut kokristalli, kokristallin liukoisuus on pienempi kuin yksittäisten ainesosien puhdas yhdistelmä. Jos kokristallin liukoisuus on pienempi, tämä tarkoittaa, että on olemassa kantava voima kokristallaation tapahtumiselle. Vielä tärkeämpää farmaseuttisissa sovelluksissa on kyky muuttaa API: n stabiilisuutta nesteytykseen ja biologiseen hyötyosuuteen, jolla on valtava vaikutus lääkekehitykseen. Cocrystal voi lisätä tai vähentää tällaisia ominaisuuksia, kuten sulamispiste ja vakaus suhteelliseen kosteuteen verrattuna puhtaaseen API: iin, ja siksi on tutkittava tapauskohtaisesti niiden hyödyntämiseksi lääkkeiden parantamisessa markkinoilla.
on kehitetty seulontamenetelmä, jonka avulla voidaan määrittää kokrystaalien muodostuminen kahdesta komponentista ja kyky parantaa puhtaan API: n ominaisuuksia. Ensin määritetään yksittäisten yhdisteiden liukoisuus. Toiseksi arvioidaan näiden kahden komponentin kokriteeraus. Lopuksi tutkitaan vielä faasidiagrammien seulontaa ja jauhemaista Röntgendiffraktiota (pxrd) komponenttien kokristalloinnin olosuhteiden optimoimiseksi. Tämä menettely tehdään edelleen löytää cocrystals farmaseuttisen edun mukaan lukien yksinkertainen API, kuten karbamatsepiini (CBZ), yhteinen hoito epilepsia, kolmoishermosärky, ja kaksisuuntainen mielialahäiriö. CBZ: llä on vain yksi ensisijainen funktionaalinen ryhmä, joka osallistuu vetysidokseen, mikä yksinkertaistaa kokristaalisen muodostumisen mahdollisuuksia, jotka voivat parantaa huomattavasti sen alhaista liukenevaa biologista hyötyosuutta.
toinen esimerkki tutkittavasta API: sta olisi Pirasetaami eli (2-okso-1-pyrrolidinyyli)asetamidi, jota käytetään stimuloimaan keskushermostoa ja siten parantamaan oppimista ja muistia. Pirasetaamin neljä polymorfia ovat olemassa, joihin liittyy karbonyylin ja primaarisen amidin vetysidos. Nämä samat vetysidokset funktionaaliset ryhmät ovat vuorovaikutuksessa ja parantavat pirasetaamin kokristallointia gentisiinihapolla, ei-steroidisella tulehduskipulääkkeellä (NSAID) ja p-hydroksibentsoehapolla, joka on aspiriinin esiasteen salisyylihapon isomeeri. Riippumatta siitä, mitä API on, että tutkitaan, on täysin selvää, että laaja sovellettavuus ja mahdollisuus jatkuva parantaminen alalla lääkekehityksen, mikä tekee selväksi, että liikkeellepaneva voima cocrystallization edelleen koostuu yrittää parantaa fysikaalisia ominaisuuksia, joissa olemassa cocrystals puuttuu.
RegulationEdit
16. elokuuta 2016 Yhdysvaltain elintarvike-ja lääkevirasto (FDA) julkaisi luonnoksen guidance Regulatory Classification of Pharmaceutical Co-Crystals-luokitukseksi. Tässä oppaassa FDA ehdottaa koksikiteiden pitämistä polymorfeina, kunhan todisteet esitetään ionisidosten olemassaolon poissulkemiseksi.
Energeettiset aineet
kaksi räjähdysainetta HMX ja CL-20 kiteytyivät suhteessa 1:2 hybridiräjähteeksi. Tällä räjähteellä oli sama HMX: n alhainen herkkyys ja lähes sama cl-20: n räjähdysvoima. Räjähteiden fysikaalisesta sekoittamisesta syntyy seos, jolla on sama herkkyys kuin herkimmällä komponentilla, jonka cocrystalisaatio voittaa.