ingineria Cocrystal este relevantă pentru producția de materiale energetice, produse farmaceutice și alți compuși. Dintre acestea, cea mai studiată și utilizată aplicație este în dezvoltarea medicamentelor și, mai precis, formarea, proiectarea și implementarea ingredientelor farmaceutice active (API). Modificarea structurii și compoziției API poate influența foarte mult biodisponibilitatea unui medicament. Ingineria cocristalelor profită de proprietățile specifice ale fiecărei componente pentru a face cele mai favorabile condiții de solubilitate care ar putea spori în cele din urmă biodisponibilitatea medicamentului. Ideea principală este de a dezvolta proprietăți fizico-chimice superioare ale API, menținând în același timp proprietățile moleculei de medicament în sine constante. Structurile cocristale au devenit, de asemenea, un element esențial pentru descoperirea medicamentelor. Metodele de screening virtuale bazate pe structură, cum ar fi andocarea, utilizează structuri cocristale de proteine sau receptori cunoscuți pentru a elucida noi conformații de legare ligand-receptor.
PharmaceuticalsEdit
ingineria Cocristalelor a devenit de o importanță atât de mare în domeniul farmaceutic, încât o subdiviziune specială a cocristalelor multicomponente a primit termenul de cocristale farmaceutice pentru a se referi la o componentă solidă cocristală și la un API molecular sau ionic (ingredient farmaceutic activ). Cu toate acestea, există și alte clasificări atunci când una sau mai multe dintre componente nu sunt în formă solidă în condiții ambientale. De exemplu, dacă o componentă este un lichid în condiții ambientale, cocristalul ar putea fi de fapt considerat un solvat de cocristal așa cum s-a discutat anterior. Stările fizice ale componentelor individuale în condiții ambientale sunt singura sursă de divizare între aceste clasificări. Schema de denumire a clasificării cocristalelor ar putea părea a fi de mică importanță pentru cocristalul în sine, dar în clasificare se află informații semnificative cu privire la proprietățile fizice, cum ar fi solubilitatea și punctul de topire și stabilitatea API-urilor.
obiectivul pentru cocristalele farmaceutice este de a avea proprietăți care diferă de cele așteptate de la API-urile pure fără a face și/sau rupe legături covalente.Printre primele cocristale farmaceutice raportate se numără sulfonamidele. Aria cocristalelor farmaceutice a crescut astfel pe baza interacțiunilor dintre API și formatorii de cocristale. Cel mai frecvent, API-urile au capacitatea de legare a hidrogenului la exterior, ceea ce le face mai sensibile la polimorfism, în special în cazul solvaților cocristali despre care se știe că au diferite forme polimorfe. Un astfel de caz este în medicamentul sulfatiazol, un antimicrobian comun oral și topic, care are peste o sută de solvați diferiți. Prin urmare, este important în domeniul produselor farmaceutice să se verifice fiecare formă polimorfă a unui cocrystal înainte de a fi considerată o îmbunătățire realistă a API-ului existent. Formarea cocristalului farmaceutic poate fi, de asemenea, condusă de mai multe grupuri funcționale pe API, care introduce posibilitatea formelor cocristale binare, ternare și ordonate mai sus. Cu toate acestea, fostul cocrystal este utilizat pentru a optimiza proprietățile API, dar poate fi, de asemenea, utilizat exclusiv în izolarea și/sau purificarea API, cum ar fi un enantiomeri de separare unul de celălalt, precum și îndepărtat înainte de producerea medicamentului.
este cu raționament că proprietățile fizice ale cocristalelor farmaceutice s-ar putea schimba în cele din urmă cu cantități și concentrații diferite ale componentelor individuale. Una dintre cele mai importante proprietăți De modificat cu variația concentrațiilor componentelor este solubilitatea. S-a demonstrat că, dacă stabilitatea componentelor este mai mică decât cocristalul format între ele, atunci solubilitatea cocristalului va fi mai mică decât combinația pură a constituenților individuali. Dacă solubilitatea cocristalului este mai mică, aceasta înseamnă că există o forță motrice pentru apariția cocristalizării. Chiar mai important pentru aplicațiile farmaceutice este capacitatea de a modifica stabilitatea la hidratare și biodisponibilitatea API cu formarea cocristalului, care are implicații uriașe asupra dezvoltării medicamentelor. Cocristalul poate crește sau micșora proprietăți precum punctul de topire și stabilitatea la umiditatea relativă în comparație cu API-ul pur și, prin urmare, trebuie studiat de la caz la caz pentru utilizarea lor în îmbunătățirea unui produs farmaceutic pe piață.
a fost dezvoltată o procedură de screening pentru a ajuta la determinarea formării cocristalelor din două componente și capacitatea de a îmbunătăți proprietățile API-ului pur. În primul rând, se determină solubilitățile compușilor individuali. În al doilea rând, se evaluează cocristalizarea celor două componente. În cele din urmă, screening-ul diagramei de fază și difracția cu raze X pulbere (PXRD) sunt investigate în continuare pentru a optimiza condițiile de cocristalizare a componentelor. Această procedură este încă făcută pentru a descoperi cocristale de interes farmaceutic, inclusiv API-uri simple, cum ar fi carbamazepina (CBZ), un tratament comun pentru epilepsie, nevralgie trigeminală și tulburare bipolară. CBZ are un singur grup funcțional primar implicat în legarea hidrogenului, ceea ce simplifică posibilitățile de formare a cocristalului care poate îmbunătăți considerabil biodisponibilitatea scăzută a dizolvării.
un alt exemplu de API studiat ar fi cel al Piracetam, sau (2-oxo-1-pirolidinil)acetamidă, care este utilizată pentru a stimula sistemul nervos central și, astfel, pentru a spori învățarea și memoria. Există patru polimorfe de Piracetam care implică legarea de hidrogen a carbonilului și a amidei primare. Aceleași grupuri funcționale de legare a hidrogenului interacționează și sporesc cocristalizarea Piracetam cu acidul gentisic, un medicament antiinflamator nesteroidian (AINS) și cu acidul p-hidroxibenzoic, un izomer al acidului salicilic precursor al aspirinei. Indiferent de API-ul care este cercetat, este destul de evident aplicabilitatea largă și posibilitatea îmbunătățirii constante în domeniul dezvoltării medicamentelor, făcând astfel clar faptul că forța motrice a cocristalizării continuă să constea în încercarea de a îmbunătăți proprietățile fizice în care lipsesc cocristalele existente.
RegulationEdit
la 16 August 2016, US food and drug administration (FDA) a publicat un proiect de clasificare de reglementare de orientare a co-cristalelor farmaceutice. În acest ghid, FDA sugerează tratarea co-cristalelor ca polimorfe, atâta timp cât se prezintă dovezi pentru a exclude existența legăturilor ionice.
materiale Energeticeedit
doi explozivi HMX și CL-20 cocristalizați într-un raport 1:2 pentru a forma un exploziv hibrid. Acest exploziv avea aceeași sensibilitate scăzută a HMX și aproape aceeași putere explozivă a CL-20. Amestecarea fizică a explozivilor creează un amestec care are aceeași sensibilitate ca cea mai sensibilă componentă, pe care cocristalizarea o depășește.