La parte frontal de un instrumento desarrollado por investigadores de la Universidad de Purdue para triturar formulaciones farmacéuticas y determinar si tienen trazas de cristalinidad. lo que puede afectar negativamente a la estabilidad y biodisponibilidad del fármaco. El plástico rojo tiene un solenoide que golpea la formulación. Un motor mueve el portaobjetos del microscopio por la línea. Un tubo fotomultiplicador debajo del portaobjetos mide la radiación óptica resultante de la triboluminiscencia del compuesto. Crédito:Universidad Purdue
Investigadores de la Universidad de Purdue han creado un dispositivo que puede determinar de forma rápida y económica si las nuevas formulaciones farmacéuticas tienen trazas de cristalinidad que pueden afectar negativamente la estabilidad y biodisponibilidad del fármaco.
Los investigadores han desarrollado instrumentación que puede detectar con precisión en las primeras etapas si una formulación farmacéutica tiene trazas de contenido cristalino. El instrumento se basa en triboluminiscencia y funciona midiendo la luz emitida cuando se tritura un polvo farmacéutico.
"Cualquier luz que se mida es directamente proporcional a cuánta cristalinidad hay en la formulación, "dijo Casey Smith, estudiante de posgrado en el Departamento de Química de Purdue.
La forma sólida de un ingrediente farmacéutico activo puede influir profundamente en la proporción de ese medicamento que puede ingresar al cuerpo y tener un efecto. Muchos candidatos a fármacos nuevos tienen baja solubilidad en agua, lo que conduce a una menor biodisponibilidad. Si un medicamento no se disuelve de manera oportuna, puede atravesar un cuerpo antes de que haya tenido tiempo de surtir efecto. Un método para superar este problema es poner el fármaco en un estado amorfo, o se vierte en una matriz de polímero que se disuelve fácilmente en agua.
"Los nuevos medicamentos que están saliendo son cada vez más grandes y más hidrófobos, o no se disuelve fácilmente en agua, "dijo Garth Simpson, profesor de química de Purdue. "Si se detecta cristalinidad, hay una buena posibilidad de que no se disuelva en un período de tiempo necesario para ser biodisponible y eficaz ".
El instrumento de triboluminiscencia está diseñado para proporcionar un cribado rápido de dispersiones sólidas amorfas, formulaciones creadas para hacer que los medicamentos sean más eficaces. El instrumento puede detectar cristalinidad en niveles tan bajos como 140 partes por millón. A continuación se puede ver un video de cómo funciona el instrumento de triboluminiscencia:
El instrumento fue creado en colaboración con la Instalación de Instrumentación Jonathan Amy del Departamento de Química. Es un dispositivo electromecánico que usa un solenoide para golpear el polvo en un portaobjetos de microscopio. Un tubo fotomultiplicador debajo del portaobjetos mide la radiación óptica resultante de la triboluminiscencia del compuesto. La luz no es visible a simple vista. Un motor mueve el portaobjetos del microscopio por la línea para sondear una nueva área del polvo. Los investigadores obtuvieron una patente provisional sobre el dispositivo con la ayuda de la Oficina de Comercialización de Tecnología de Purdue.
"Esta técnica sería más como una preselección de una línea de ensamblaje en una fábrica donde están fabricando estos medicamentos. Pueden enviar una pequeña cantidad del material a este instrumento para las mediciones de triboluminiscencia. Si obtienen un resultado positivo de la muestra, luego pueden enviarlo para realizar pruebas más rigurosas, "dijo Scott Griffin, un estudiante graduado de química de Purdue.
Griffin y Smith, ambos estudiantes en el laboratorio de Simpson, fueron los autores principales de un artículo sobre triboluminiscencia publicado en la revista revisada por pares Química analítica que incluyó a investigadores de Merck &Co.
La parte posterior de un instrumento creado por investigadores de la Universidad de Purdue para determinar si las formulaciones farmacéuticas tienen trazas de cristalinidad. La placa de circuito principal que controla el instrumento consta de un regulador de voltaje de alta potencia para alimentar el solenoide de activación. El instrumento fue creado en colaboración con la Instalación de Instrumentación Jonathan Amy del Departamento de Química. Crédito:Universidad Purdue
Hay otras formas de determinar la cristalinidad, incluyendo un segundo proceso de generación de armónicos que utiliza un láser pulsado de femtosegundos que también fue desarrollado en el laboratorio de Simpson. Pero el instrumento de triboluminiscencia es mucho más simple.
"Se reduce al punto de tiempo más temprano en el que se puede detectar la cristalinidad, Simpson dijo. “Queríamos tener algo que fuera una simple evaluación de sí o no que se pudiera hacer en el sitio. Si algo falla se puede llevar a un instrumento más avanzado para tener una mejor idea de la caracterización cuantitativa ".
Simpson dijo que un instrumento de triboluminiscencia también podría usarse para determinar rápidamente si los cambios en la forma en que se produce un fármaco provocan la cristalinidad.
Todavía hay trabajo que hacer, Simpson dijo. Los investigadores quieren poder hacer pruebas de cristalinidad similares en lechadas y están trabajando en una celda de flujo para lograrlo.
"Entonces, para muchos de estos cócteles de drogas, cuando lo pones en agua, comienza en un estado amorfo pero puede cristalizar espontáneamente. Queremos herramientas que puedan caracterizar y medir ese proceso, " él dijo.
Los investigadores también están tratando de tener una idea de qué fracción de moléculas de fármacos y compuestos de fármacos es probable que sean susceptibles de análisis de triboluminiscencia.
El trabajo inicial sobre dicho instrumento de triboluminiscencia fue financiado a través de una subvención de la National Science Foundation. La Purdue Research Foundation proporcionó fondos para el prototipo inicial y Merck ha ayudado a financiar el trabajo más reciente.
El instrumento de triboluminiscencia está disponible para su licencia en la Oficina de Tecnología y Comercialización.
