Investigadores de la Universidad de Illinois en Chicago han desarrollado un novedoso dispositivo de microfluidos de flujo continuo que puede ayudar a los científicos y las compañías farmacéuticas a estudiar de manera más efectiva los compuestos de los medicamentos y sus formas y estructuras cristalinas. que son componentes clave para la estabilidad del fármaco.

El dispositivo consta de una serie de pocillos en los que una solución de fármaco, compuesta por un ingrediente farmacéutico activo, o API, disuelto en solvente, como el agua, se puede mezclar con un antidisolvente de una manera muy controlada. Cuando se mezclan, las dos soluciones permiten que los cristales de API formen un núcleo y crezcan. Con el dispositivo, los científicos pueden modificar en paralelo las velocidades y proporciones a las que se mezcla la solución de fármaco con el antidisolvente, creando múltiples condiciones para el crecimiento de cristales. A medida que los cristales crecen en diferentes condiciones, datos sobre sus tasas de crecimiento, las formas y estructuras se recopilan e importan a una red de datos.

Con los datos Los científicos pueden identificar más rápidamente las mejores condiciones para fabricar la forma cristalina más estable con una morfología de cristal deseable (un cristal con forma de placa en lugar de un cristal con forma de varilla) de un API y escalar la cristalización de estable formas.

Los investigadores de la UIC, dirigido por Meenesh Singh, en colaboración con el Consorcio de Tecnologías Habilitadoras, han validado el dispositivo con L-histidina, el ingrediente activo en medicamentos que potencialmente pueden tratar afecciones como la artritis reumatoide, enfermedades alérgicas y úlceras. Los resultados se informan en Laboratorio en un chip , una revista de la Royal Society of Chemistry.

"La industria farmacéutica necesita un sistema de cribado robusto que pueda determinar con precisión los polimorfos API y la cinética de cristalización en un período de tiempo más corto. Pero la mayoría de los sistemas de cribado en paralelo y combinatorio no pueden controlar las condiciones de síntesis de forma activa, lo que conduce a resultados inexactos, "dijo Singh, Profesor asistente de ingeniería química de la UIC en la Facultad de Ingeniería. "En este papel, mostramos un plano de un dispositivo de microfluidos de este tipo que tiene micromezcladores conectados en paralelo para atrapar y hacer crecer cristales en múltiples condiciones simultáneamente ".

En su estudio, los investigadores descubrieron que el dispositivo podía detectar polimorfos, morfología y tasas de crecimiento de L-histidina en ocho condiciones diferentes. Las condiciones incluían variaciones en la concentración molar, porcentaje de etanol por volumen y sobresaturación:variables importantes que influyen en la tasa de crecimiento de los cristales. El tiempo total de detección de L-histidina usando el dispositivo de microfluidos de pozos múltiples fue de aproximadamente 30 minutos, que es al menos ocho veces más corto que un proceso de selección secuencial.

Los investigadores también compararon los resultados de la detección con un dispositivo convencional. Descubrieron que el dispositivo convencional sobrestimó significativamente la fracción de forma estable y mostró una alta incertidumbre en las tasas de crecimiento medidas.

"El dispositivo de microfluidos de pozos múltiples allana el camino para los dispositivos de microfluidos de próxima generación que son susceptibles de automatización para el cribado de alto rendimiento de materiales cristalinos, ", Dijo Singh. Mejores dispositivos de detección pueden mejorar la eficiencia del desarrollo del proceso API y permitir una fabricación de medicamentos sólida y oportuna, él dijo, lo que, en última instancia, podría conducir a medicamentos más seguros que cuestan menos dinero.