Se sabe que las propiedades físicas (estabilidad, solubilidad, etc.), fundamentales para el rendimiento de los materiales farmacéuticos y funcionales, dependen en gran medida de la forma en estado sólido y de factores ambientales, como la temperatura y la humedad relativa. Reconociendo que las formas más estables y de aparición tardía pueden llevar a la desaparición de polimorfos y potencialmente a la retirada del mercado de un medicamento que salva vidas, la industria farmacéutica ha invertido mucho en plataformas de detección de formas sólidas.
Medir cuantitativamente las diferencias de energía libre entre formas cristalinas no es un desafío menor. Las formas cristalinas metaestables pueden ser difíciles de preparar en forma pura y frecuentemente son susceptibles de convertirse en formas más estables. Por lo tanto, tener la capacidad de modelar computacionalmente energías libres significa que los riesgos que plantea la inestabilidad física pueden entenderse y mitigarse para todos los sistemas, incluidos aquellos que son experimentalmente intratables.
La falta de datos de referencia experimentales confiables ha sido un obstáculo importante en el desarrollo de métodos computacionales para predecir con precisión las diferencias de energía libre sólido-sólido. Los informes en la literatura son escasos y muchos de los datos experimentales sobre determinaciones de energía libre para moléculas de interés farmacéutico simplemente no son de dominio público.
Para superar este desafío, expertos del mundo académico y de la industria han compilado el primer punto de referencia experimental confiable de diferencias de energía libre sólido-sólido para sistemas químicamente diversos e industrialmente relevantes. El trabajo está publicado en la revista Nature. .
Luego predijeron estas diferencias de energía libre utilizando varios métodos iniciados por el grupo del Prof. Alexandre Tkatchenko dentro del Departamento de Física y Ciencia de Materiales de la Universidad de Luxemburgo, y mejorados por el Dr. Marcus Neumann y su equipo de investigadores en Avant-garde. Simulación de materiales.
Sin utilizar ningún aporte empírico, estos cálculos que aprovechan la computación de alto rendimiento (HPC) pudieron predecir y explicar datos de siete compañías farmacéuticas con una precisión sorprendente. Las posibles implicaciones futuras de este trabajo son múltiples, y este último desarrollo es sólo una de las muchas aplicaciones potenciales de los cálculos de la mecánica cuántica en la industria farmacéutica.
"Estoy encantado de ver cómo los métodos computacionales desarrollados en mi grupo académico se han adoptado rápidamente para predecir de forma fiable la energía de las formas cristalinas de los fármacos en la industria farmacéutica en cuestión de años, rompiendo la barrera tradicional entre la investigación y la innovación industrial", afirmó el profesor . Tkatchenko.
"Le debemos una buena parte de nuestro éxito a los visionarios entre nuestros clientes que nos han permitido crear un ambiente de trabajo industrial con un toque académico que promueve la creatividad basada en valores fundamentales como la honestidad, la integridad, la perseverancia, el espíritu de equipo y el cuidado genuino. para las personas y el medio ambiente", afirmó el Dr. Marcus Neuman, fundador y director ejecutivo de AMS.
"Establecer vínculos entre la ciencia fundamental, la informática de alto rendimiento y los principales actores de la industria para lograr un impacto duradero para el futuro de la salud no es una tarea fácil", afirmó el profesor Jens Kreisel, rector de la Universidad de Luxemburgo. "Nos tomamos muy en serio nuestra misión de fomentar un ecosistema donde los investigadores puedan impulsar un cambio social para siempre".
Más información: Dzmitry Firaha et al, Predicción de la estabilidad de la forma de cristales en condiciones del mundo real, Naturaleza (2023). DOI:10.1038/s41586-023-06587-3
Información de la revista: Naturaleza
Proporcionado por la Universidad de Luxemburgo
