Onderzoekers van de Universiteit van Stockholm hebben geavanceerde elektronenmicroscopietechnieken toegepast om eindelijk de structuur van het veelgebruikte en eeuwenoude actieve farmaceutische ingrediënt bismutsubsalicylaat te onthullen. De ontdekking biedt een belangrijke stap in de richting van het begrijpen van de eigenschappen van een van de commercieel meest significante bismutverbindingen en benadrukt moderne methoden om inzicht te krijgen in lang gebruikte farmaceutische ingrediënten. De resultaten zijn vandaag gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications .

Ondanks zijn eeuwenlange geschiedenis als een gevestigd antimicrobieel en ontstekingsremmend middel, met name effectief bij de behandeling van misselijkheid, diarree en maagklachten, is de structuur van bismutsubsalicylaat tot nu toe onbekend gebleven.

"Ik herinner me dat toen ik opgroeide, mijn moeder me altijd Pepto-Bismol gaf als ik maagklachten had. Blijkbaar zijn er meer dan 10 miljard doses geconsumeerd, waardoor bismut-subsalicylaat de commercieel meest significante bismutverbinding is, die over de hele wereld wordt verkocht als een veel voorkomende over- the-counter drug en waarnaar in de popcultuur veel wordt verwezen. We waren verrast om te beseffen dat er een gebrek aan begrip was van de structuur op moleculair niveau", zegt Ken Inge, onderzoeker bij het Department of Materials and Environmental Chemistry (MMK) bij Universiteit van Stockholm. "Het begrijpen van de structuren van farmaceutische verbindingen is van vitaal belang voor het voorspellen van hun eigenschappen."

Mogelijke doorbraken van antibioticaresistentie

Het gebruik van bismut in farmaceutische formuleringen heeft verschillende potentiële voordelen. "Een interessant aspect van bismutverbindingen is dat recente studies hebben aangetoond dat ze antibioticaresistentie bij bacteriën kunnen omkeren, wat tegenwoordig een zeer urgent onderwerp is in de samenleving. De chemie van bismut en zijn verbindingen is nog steeds niet zo goed begrepen, en dus zijn we geïnteresseerd in het onderzoeken van de moleculaire samenstelling van deze materialen", zegt Ken Inge.

Geavanceerde microscopie onthulde een structuur in wanorde

De bismutverbinding wordt gebruikt als een schoolvoorbeeld van een anorganische farmaceutische verbinding, ondanks dat de structuur ervan voorheen niet bekend was en daarom vaak met een speculatieve structuur is beschreven als een eenvoudig metaalcomplex. Met behulp van geavanceerde transmissie-elektronenmicroscopie konden de onderzoekers de structuur op moleculair niveau onderzoeken en zelfs foto's maken van de moleculen.

"Door de geavanceerde microscopen van de Universiteit van Stockholm te gebruiken, is het mogelijk om beelden te verkrijgen met atomaire resolutie, wat een belangrijk onderdeel was van het begrijpen van de moleculaire pakking in de bismutsubsalicylaatkristallen", zegt Tom Willhammar, medeonderzoeker bij de afdeling Materialen en Milieu. Chemie. "Karakterisering van bismutsubsalicylaat met traditionele methoden, zoals röntgendiffractie, was niet voldoende om de moleculaire pakking te onthullen vanwege de neiging om zich alleen als zeer kleine kristallen te vormen. We ontdekten ook dat de pakking intrinsieke defecten bevat."

Analyse van driedimensionale elektronendiffractiegegevens van kristallen van bismutsubsalicylaat onthulde een gelaagde structuur die gedeeltelijk in wanorde was. "Een gedetailleerd onderzoek met behulp van scanning transmissie-elektronenmicroscopie met hoge resolutie toonde variaties in de stapeling van de lagen. Het is waarschijnlijk dat dit de structuurbepaling op andere manieren heeft belemmerd", zegt Tom Willhammar.

Nieuwe materialen om vervuiling op te vangen

De resultaten benadrukken de mogelijkheid om met moderne methoden inzicht te krijgen in bekende en lang gebruikte farmaceutische verbindingen.

"Deze moderne elektronenkristallografietechnieken bieden een gereedschapskist voor het bepalen van de structuur van actieve farmaceutische ingrediënten en het ontdekken van geneesmiddelen", zegt Erik Svensson Grape, doctoraalstudent aan de Universiteit van Stockholm.

De onderzoeken hebben de onderzoekers zelfs op andere onderzoeksgebieden geïnspireerd.

"Het heeft ons allemaal erg enthousiast gemaakt. Door deze onderzoeken zijn we geïnspireerd om nieuwe materialen te bestuderen en te ontwikkelen voor een groot aantal toepassingen, zelfs buiten de farmaceutische industrie, zoals de opslag van verontreinigende stoffen", zegt Erik Svensson Grape van de universiteit van Stockholm. + Verder verkennen

Wetenschappers onderzoeken anorganische biomaterialen met antimicrobiële eigenschappen