Cocrystal engineering är relevant för produktion av energiska material, Läkemedel och andra föreningar. Av dessa är den mest studerade och använda applikationen i läkemedelsutveckling och mer specifikt bildandet, designen och implementeringen av aktiva farmaceutiska ingredienser (API). Att ändra API: s struktur och sammansättning kan i hög grad påverka biotillgängligheten för ett läkemedel. Konstruktionen av kokristaller utnyttjar de specifika egenskaperna hos varje komponent för att göra de mest gynnsamma förhållandena för löslighet som i slutändan kan förbättra läkemedlets biotillgänglighet. Huvudtanken är att utveckla överlägsna fysikalisk-kemiska egenskaper hos API samtidigt som egenskaperna hos läkemedelsmolekylen hålls konstant. Cocrystal strukturer har också blivit en stapelvara för läkemedelsupptäckt. Strukturbaserade virtuella screeningmetoder, såsom dockning, använder sig av kokristallstrukturer av kända proteiner eller receptorer för att belysa nya ligandreceptorbindande konformationer.
PharmaceuticalsEdit
Cocrystal engineering har blivit av så stor betydelse inom läkemedelsområdet att en särskild indelning av multikomponentkokristaller har fått termen farmaceutiska kokkristaller för att hänvisa till en fast kokkristall tidigare komponent och en molekylär eller jonisk API (aktiv farmaceutisk Ingrediens). Andra klassificeringar finns emellertid också när en eller flera av komponenterna inte är i fast form under omgivande förhållanden. Till exempel, om en komponent är en vätska under omgivande förhållanden, kan kokristallen faktiskt anses vara ett kokristallsolvat som diskuterats tidigare. De enskilda komponenternas fysiska tillstånd under omgivande förhållanden är den enda källan till uppdelning bland dessa klassificeringar. Klassificeringsnamnschemat för kokristallerna kan tyckas vara av liten betydelse för kokristallen själv, men i kategoriseringen ligger betydande information om de fysikaliska egenskaperna, såsom löslighet och smältpunkt, och stabiliteten hos API: er.
målet för farmaceutiska kokristaller är att ha egenskaper som skiljer sig från det som förväntas av de rena API: erna utan att göra och/eller bryta kovalenta bindningar.Bland de tidigaste farmaceutiska cocrystals rapporterade är av sulfonamider. Området för farmaceutiska kokristaller har således ökat på grundval av interaktioner mellan APIs och kokristallformare. Vanligtvis har API: er vätebindningsförmåga vid deras yttre vilket gör dem mer mottagliga för polymorfism, särskilt i fallet med kokristallsolvat som kan vara kända för att ha olika polymorfa former. Ett sådant fall är i läkemedlet sulfatiazol, en vanlig oral och topisk antimikrobiell, som har över hundra olika solvat. Det är därför viktigt inom läkemedelsområdet att screena för varje polymorf form av en kokristall innan den betraktas som en realistisk förbättring av det befintliga API. Farmaceutisk cocrystalbildning kan också drivas av flera funktionella grupper på API, som introducerar möjligheten till binära, ternära och högre ordnade cocrystalformer. Icke desto mindre, den cocrystal tidigare används för att optimera egenskaperna hos API men kan också användas enbart i isolering och/eller rening av API, såsom en separerande enantiomerer från varandra, samt och avlägsnas före produktionen av läkemedlet.
det är med resonemang att de fysikaliska egenskaperna hos farmaceutiska kokristaller då i slutändan kan förändras med varierande mängder och koncentrationer av de enskilda komponenterna. En av de viktigaste egenskaperna att ändra med varierande koncentrationer av komponenterna är löslighet. Det har visats att om komponenternas stabilitet är mindre än den kokristall som bildas mellan dem, kommer lösligheten hos kokristallen att vara lägre än den rena kombinationen av de enskilda beståndsdelarna. Om kokristallens löslighet är lägre betyder det att det finns en drivkraft för att kokristalliseringen ska ske. Ännu viktigare för farmaceutiska tillämpningar är förmågan att förändra stabiliteten för hydrering och biotillgänglighet av API med kokristalbildning, vilket har enorma konsekvenser för läkemedelsutveckling. Kokristallen kan öka eller minska sådana egenskaper som smältpunkt och stabilitet mot relativ fuktighet jämfört med det rena API och måste därför studeras från fall till fall för deras användning för att förbättra ett läkemedel på marknaden.
ett screeningförfarande har utvecklats för att bestämma bildandet av kokristaller från två komponenter och förmågan att förbättra egenskaperna hos pure API. Först bestäms lösligheterna hos de enskilda föreningarna. För det andra utvärderas samkristalliseringen av de två komponenterna. Slutligen undersöks fasdiagramscreening och pulverröntgendiffraktion (PXRD) ytterligare för att optimera betingelser för kokristallisering av komponenterna. Denna procedur görs fortfarande för att upptäcka kokristaller av farmaceutiskt intresse inklusive enkla API: er, såsom karbamazepin (CBZ), en vanlig behandling för epilepsi, trigeminal neuralgi och bipolär sjukdom. CBZ har bara en primär funktionell grupp som är involverad i vätebindning, vilket förenklar möjligheterna till kokristalbildning som kan förbättra biotillgängligheten med låg upplösning.
ett annat exempel på ett API som studeras skulle vara Piracetam, eller (2-oxo-1-pyrrolidinyl)acetamid, som används för att stimulera centrala nervsystemet och därmed förbättra inlärning och minne. Fyra polymorfer av Piracetam existerar som involverar vätebindning av karbonyl och primär amid. Det är samma vätebindningsfunktionella grupper som interagerar med och förbättrar kokristalliseringen av Piracetam med gentisinsyra, ett icke-steroidalt antiinflammatoriskt läkemedel (NSAID) och med p-hydroxibensoesyra, en isomer av aspirinprekursorn salicylsyra. Oavsett vad API är som undersöks, är det ganska uppenbart för den breda tillämpligheten och möjligheten till ständig förbättring inom läkemedelsutvecklingsområdet, vilket gör det klart att drivkraften för kokristallisering fortsätter att bestå av att försöka förbättra de fysikaliska egenskaperna där de befintliga kokkristallerna saknas.
RegulationEdit
den 16 augusti 2016 publicerade US food and drug administration (FDA) ett utkast till vägledning Regulatory Classification of Pharmaceutical Co-Crystals. I den här guiden föreslår FDA att man behandlar samkristaller som polymorfer, så länge som bevis presenteras för att utesluta förekomsten av jonbindningar.
Energetic materialsEdit
två sprängämnen HMX och CL-20 cocrystallized i ett förhållande 1:2 för att bilda en hybrid explosiv. Detta sprängämne hade samma låga känslighet av HMX och nästan samma explosiva kraft av CL-20. Fysiskt blandning av sprängämnen skapar en blandning som har samma känslighet som den känsligaste komponenten, vilken kokristallisering övervinner.