Wetenschappers hebben met succes een nieuwe techniek ontwikkeld om op betrouwbare wijze kristallen van organische oplosbare moleculen te laten groeien uit druppeltjes op nanoschaal, het ontsluiten van het potentieel van een versnelde ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen.

Chemie-experts van de universiteiten van Newcastle en Durham, in samenwerking met SPT Labtech, hebben de kleine kristallen gekweekt uit ingekapselde druppeltjes op nanoschaal. Hun innovatieve methode, waarbij gebruik wordt gemaakt van inerte oliën om het verlies van oplosmiddelen door verdamping te beheersen, heeft het potentieel om de pijplijn voor de ontwikkeling van geneesmiddelen te verbeteren.

Hoewel kristallisatie van organische oplosbare moleculen een techniek is die door wetenschappers over de hele wereld wordt gebruikt, het vermogen om dit te doen met zulke kleine hoeveelheden analyt is baanbrekend.

Door het gebruik van deze nieuwe methode, genaamd Encapsulated Nanodroplet Crystallisation (ENaCt), de onderzoekers hebben aangetoond dat binnen enkele minuten honderden kristallisatie-experimenten kunnen worden opgezet. Elk experiment omvat een paar microgram moleculaire analyt opgelost in een paar nanoliter organisch oplosmiddel en is geautomatiseerd, waardoor snel en gemakkelijk honderden unieke experimenten kunnen worden opgezet. Concentratie van deze nanodruppel-experimenten resulteert in de groei van de gewenste hoogwaardige eenkristallen die geschikt zijn voor moderne röntgendiffractie-analyse.

Hun bevindingen publiceren in het tijdschrift Chemo , het team, onder leiding van drs. Michael Hall en Mike Probert, van de Universiteit van Newcastle, VK, met succes een nieuwe benadering van moleculaire kristallisatie ontwikkeld die toegang, binnen een paar dagen, tot hoogwaardige eenkristallen, terwijl slechts enkele milligram analyt nodig is.

Vergaande impact

Dr. Hall, hoofddocent scheikunde, Universiteit van Newcastle, zei:"We hebben een kristallisatietechniek op nanoschaal ontwikkeld voor organisch oplosbare kleine moleculen, met behulp van vloeistofverwerkingsrobots met hoge doorvoer om meerdere kristallisatie-experimenten tegelijkertijd uit te voeren met minimale monstervereisten en hoge slagingspercentages.

"Deze nieuwe methode heeft het potentieel om een ​​verreikende impact te hebben binnen de moleculaire wetenschappen en daarbuiten. Fundamenteel onderzoek zal profiteren van zeer gedetailleerde karakterisering van nieuwe moleculen, zoals natuurlijke producten of complexe synthetische moleculen, door röntgenkristallografie, terwijl de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen door de farmaceutische industrie zal worden versneld, door snelle toegang tot gekarakteriseerde kristallijne vormen van nieuwe actieve farmaceutische ingrediënten."

Deze nieuwe kristallijne vormen begrijpen, bekend als polymorfen, is essentieel voor de succesvolle generatie van nieuwe farmaceutische middelen en geneesmiddelen. Het vermogen om deze vormen snel en op grote schaal te onderzoeken, terwijl de benodigde hoeveelheid analyt wordt geminimaliseerd, zou een belangrijke doorbraak kunnen zijn die mogelijk wordt gemaakt door het nieuwe ENaCT-protocol.

Dr. Paul Thaw van SPT Labtech, toegevoegd:"Het was een genoegen om samen met het team van Newcastle een nieuwe high-throughput-methode te ontwikkelen voor röntgendiffractie met één kristal op muggen. Het vermogen om snel organische oplosbare kleine moleculen op microgramschaal te screenen, zal waardevol inzicht opleveren voor zowel academisch onderzoek als het ontwerpen en valideren van geneesmiddelen."

Dr. Probert, hoofddocent anorganische chemie en hoofd kristallografie, Universiteit van Newcastle, merkte op:"... deze nieuwe benadering van kristallisatie heeft het vermogen om het wetenschappelijke landschap te transformeren voor de analyse van kleine moleculen, niet alleen op het gebied van het ontdekken en afleveren van geneesmiddelen, maar ook in het meer algemene begrip van de kristallijne vaste toestand."