Een belangrijke factor die de werkzaamheid van een medicijn bepaalt, is de structuur die de moleculen in vaste toestand vormen. Veranderde structuren kunnen ertoe leiden dat pillen niet meer goed functioneren en daardoor onbruikbaar worden.

Een internationale samenwerking

Een team onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Luxemburg in samenwerking met Princeton University, Cornell universiteit, en Avant-garde Materials Simulation GmbH, heeft een nieuwe methode ontwikkeld om te berekenen en te voorspellen hoe medicijnmoleculen in moleculaire kristallen zich rangschikken onder veranderende energetische omstandigheden. Voor farmaceutische bedrijven, deze aanpak kan worden gebruikt om dure ontwikkelingsfouten te voorkomen, productiefouten, en mogelijke rechtszaken.

Kleine veranderingen in de productieomstandigheden kunnen de effectiviteit van het geneesmiddel beïnvloeden

Aangezien de meeste geneesmiddelen in vaste toestand op de markt worden gebracht, bijvoorbeeld als pillen, fabrikanten moeten ervoor zorgen dat ze goed functioneren en de farmaceutische middelen in de vereiste dosis vrijgeven. "Vroeger, er zijn verschillende schandalen geweest in de farmaceutische industrie, toen bedrijven een molecuul hadden geïdentificeerd dat werkt, bracht het op de markt, en dan, soms jaren later als gevolg van kleine wijzigingen in de productieomstandigheden, de medicijnformulering is niet meer effectief, " legt prof. Alexandre Tkatchenko van de onderzoekseenheid voor natuurkunde en materiaalwetenschappen van de Universiteit van Luxemburg uit, de hoofdauteur van het resulterende artikel dat werd gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang . Bijgevolg, sommige medicijnen moesten opnieuw worden geformuleerd en voor een lange periode van de markt worden gehaald.

In de meeste gevallen, de reden voor deze veranderde eigenschappen ligt in de interacties tussen de moleculen. In vaste toestand, moleculen organiseren zich in kristallijne structuren die worden gestabiliseerd door een verscheidenheid aan intermoleculaire interacties. Omdat moleculen erg flexibel zijn, ze kunnen veel verschillende arrangementen vormen met verschillende fysische en chemische eigenschappen. “Om dit te voorspellen, farmabedrijven vertrouwen meestal op 'trial and error' bij kristallisatie-experimenten. Echter, realistisch gezien kun je niet alle mogelijke vormen experimenteel bestuderen, omdat je nooit weet wat er zal veranderen in experimentele omstandigheden. De mogelijkheden zijn exponentieel, " legt prof. Robert DiStasio uit, een co-auteur van de studie van de Cornell University.

Voorspellende berekeningen ter vervanging van empirische studies

Om deze experimenten te kunnen vervangen door voorspellende berekeningen, de onderzoekers werkten samen met het bedrijf Avantgarde Materials Simulation dat farmaceutische bedrijven diensten levert om kristalstructuren van organische vaste stoffen te voorspellen. Samen, ze ontwikkelden een methode waarmee ze kunnen berekenen hoe de energie van verschillende vaste stoffen verandert, afhankelijk van hun structuur. "De nieuwe aanpak verbetert de nauwkeurigheid van de energierangschikking tegen acceptabele rekenkosten. Het zal de manier veranderen waarop kristalstructuurvoorspelling in de farmaceutische industrie wordt gebruikt, " zegt Dr. Marcus Neumann, oprichter en CEO van Avant-garde Materials Simulation GmbH.

Voor de toekomst, de auteurs zijn van plan de methode verder te ontwikkelen en te combineren met machine learning om de rekenefficiëntie te vergroten.