Onderzoekers van de University of Illinois Chicago hebben een nieuw microfluïdisch apparaat met continue stroom ontwikkeld dat wetenschappers en farmaceutische bedrijven kan helpen om geneesmiddelenverbindingen en hun kristallijne vormen en structuren effectiever te bestuderen. die belangrijke componenten zijn voor de stabiliteit van geneesmiddelen.

Het apparaat bestaat uit een reeks putjes waarin een medicijnoplossing, bestaande uit een actief farmaceutisch ingrediënt, of API, opgelost in oplosmiddel, zoals water - kan op een zeer gecontroleerde manier worden gemengd met een anti-oplosmiddel. Bij vermenging, de twee oplossingen zorgen ervoor dat de API-kristallen een kern vormen en groeien. Met het apparaat, de snelheden en verhoudingen waarmee de geneesmiddeloplossing met het anti-oplosmiddel wordt gemengd, kunnen parallel door wetenschappers worden gewijzigd, het creëren van meerdere voorwaarden voor kristalgroei. Omdat de kristallen onder verschillende omstandigheden groeien, gegevens over hun groeipercentages, vormen en structuren wordt verzameld en geïmporteerd in een datanetwerk.

Met de gegevens, wetenschappers kunnen sneller de beste omstandigheden identificeren voor het vervaardigen van de meest stabiele kristallijne vorm met een gewenste kristalmorfologie - een kristal met een plaatachtige vorm in plaats van een kristal met een staafachtige vorm - van een API en de kristallisatie van stabiele vormen.

De UIC-onderzoekers, onder leiding van Meenesh Singh, in samenwerking met het Enabling Technologies Consortium, hebben het apparaat gevalideerd met L-histidine, het actieve ingrediënt in medicijnen die mogelijk aandoeningen zoals reumatoïde artritis kunnen behandelen, allergische ziekten en zweren. De resultaten worden gerapporteerd in Lab op een chip , een tijdschrift van de Royal Society of Chemistry.

"De farmaceutische industrie heeft een robuust screeningsysteem nodig dat de API-polymorfen en kristallisatiekinetiek nauwkeurig kan bepalen in een korter tijdsbestek. Maar de meeste parallelle en combinatorische screeningsystemen kunnen de syntheseomstandigheden niet actief controleren, wat leidt tot onnauwkeurige resultaten, " zei Singh, UIC-assistent-professor chemische technologie aan het College of Engineering. "In deze krant, we laten een blauwdruk zien van zo'n microfluïdisch apparaat dat parallel geschakelde micromixers heeft om kristallen onder meerdere omstandigheden tegelijk te vangen en te laten groeien."

In hun studie hebben de onderzoekers ontdekten dat het apparaat polymorfen kon screenen, morfologie en groeisnelheden van L-histidine in acht verschillende omstandigheden. De omstandigheden omvatten variaties in molaire concentratie, volumepercentage ethanol en oververzadiging - belangrijke variabelen die de kristalgroeisnelheid beïnvloeden. De totale screeningstijd voor L-histidine met behulp van het microfluïdische apparaat met meerdere putjes was ongeveer 30 minuten, die minstens acht keer korter is dan een sequentieel screeningproces.

De onderzoekers vergeleken de screeningresultaten ook met een conventioneel apparaat. Ze ontdekten dat het conventionele apparaat de fractie van stabiele vorm aanzienlijk overschatte en een hoge onzekerheid vertoonde in gemeten groeisnelheden.

"Het multi-well microfluïdische apparaat maakt de weg vrij voor microfluïdische apparaten van de volgende generatie die vatbaar zijn voor automatisering voor high-throughput screening van kristallijne materialen, " Singh zei. Betere screeningapparaten kunnen de efficiëntie van API-procesontwikkeling verbeteren en tijdige en robuuste productie van geneesmiddelen mogelijk maken, hij zei, wat uiteindelijk zou kunnen leiden tot veiligere medicijnen die minder geld kosten.