Investigadores del Reino Unido y Dinamarca han desarrollado un nuevo método para predecir la estabilidad física de los candidatos a fármacos, lo que podría ayudar al desarrollo de medicamentos nuevos y más eficaces para los pacientes. La tecnología ha sido licenciada a la empresa spin-out de Cambridge TeraView, que lo están desarrollando para su uso en la industria farmacéutica con el fin de fabricar medicamentos que se liberan más fácilmente en el cuerpo.

Los investigadores, de las universidades de Cambridge y Copenhague, han desarrollado un nuevo método para resolver un viejo problema:cómo predecir cuándo y cómo cristalizará un sólido. Utilizando técnicas de medición ópticas y mecánicas, encontraron que el movimiento localizado de moléculas dentro de un sólido es en última instancia responsable de la cristalización.

Esta solución al problema se propuso por primera vez en 1969, pero sólo ahora es posible probar la hipótesis. Los resultados se informan en dos artículos en Física Química Química Física y La Revista de Química Física B .

Los sólidos se comportan de manera diferente dependiendo de si su estructura molecular está ordenada (cristal) o desordenada (vidrio). Químicamente, las formas de cristal y vidrio de un sólido son exactamente iguales, pero tienen propiedades diferentes.

Una de las propiedades deseables de los vidrios es que son más solubles en agua, que es especialmente útil para aplicaciones médicas. Ser efectivo, los medicamentos deben ser solubles en agua, para que puedan disolverse dentro del cuerpo y alcanzar su objetivo a través del torrente sanguíneo.

"La mayoría de los medicamentos que se utilizan hoy en día están en forma de cristal, lo que significa que necesitan energía extra para disolverse en el cuerpo antes de ingresar al torrente sanguíneo, "dijo el coautor del estudio, el profesor Axel Zeitler del Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología de Cambridge." Las moléculas en forma de vidrio son absorbidas más fácilmente por el cuerpo porque se pueden disolver más fácilmente, y se han descubierto muchos vasos que pueden curar enfermedades en los últimos 20 años, pero no se están convirtiendo en medicamentos porque no son lo suficientemente estables ".

Después de cierto tiempo, todos los vidrios sufrirán una cristalización espontánea, momento en el que las moléculas no solo perderán su estructura desordenada, pero también perderán las propiedades que los hicieron efectivos en primer lugar. Un problema de larga data para los científicos ha sido cómo predecir cuándo ocurrirá la cristalización, cuales, si se resuelve, permitiría la aplicación práctica generalizada de las gafas.

"Este es un problema muy antiguo, ", dijo Zeitler." Y para las empresas farmacéuticas, a menudo es un riesgo demasiado grande. Si desarrollan un fármaco basado en la forma de vidrio de una molécula y cristaliza, no solo habrán perdido un medicamento potencialmente eficaz, pero tendrían que hacer un retiro masivo ".

Para determinar cuándo y cómo cristalizarán los sólidos, la mayoría de los investigadores se habían centrado en la temperatura de transición vítrea, que es la temperatura por encima de la cual las moléculas pueden moverse en el sólido más libremente y pueden medirse fácilmente. Usando una técnica llamada análisis mecánico dinámico, así como espectroscopia de terahercios, Zeitler y sus colegas demostraron que en lugar de la temperatura de transición vítrea, los movimientos moleculares que ocurren hasta un umbral de temperatura más bajo, son responsables de la cristalización.

Estos movimientos están restringidos por fuerzas localizadas en el entorno molecular y, en contraste con los movimientos relativamente grandes que ocurren por encima de la temperatura de transición vítrea, los movimientos moleculares por encima del umbral de temperatura inferior son mucho más sutiles. Si bien el movimiento localizado es difícil de medir, es una parte clave del proceso de cristalización.

Dado el avance en las técnicas de medición desarrolladas por los equipos de Cambridge y Copenhague, Las moléculas de fármaco que antes se descartaban en la etapa preclínica ahora se pueden probar para determinar si pueden comercializarse en una forma de vidrio estable que supere las limitaciones de solubilidad de la forma cristalina.

"Si usamos nuestra técnica para seleccionar moléculas que se descartaron previamente, y encontramos que la temperatura asociada con el inicio del movimiento localizado es suficientemente alta, tendríamos una gran confianza en que el material no cristalizará después de la fabricación, ", dijo Zeitler." Podríamos usar la curva de calibración que describimos en el segundo artículo para predecir el tiempo que tardará el material en cristalizar ".