Pesquisadores da Purdue University criaram um dispositivo que pode determinar de forma rápida e econômica se novas formulações farmacêuticas têm traços de cristalinidade que podem impactar negativamente a estabilidade e biodisponibilidade do medicamento.

Os pesquisadores desenvolveram uma instrumentação que pode detectar com precisão nos estágios iniciais se uma formulação farmacêutica tem traços de conteúdo cristalino. O instrumento é baseado na triboluminescência e funciona medindo a luz emitida quando um pó farmacêutico é triturado.

"Qualquer luz medida é diretamente proporcional a quanta cristalinidade está na formulação, "disse Casey Smith, um estudante de graduação no Departamento de Química de Purdue.

A forma sólida de um ingrediente farmacêutico ativo pode influenciar profundamente a proporção desse medicamento que pode entrar no corpo e ter efeito. Muitos novos candidatos a drogas têm baixa solubilidade aquosa, o que leva a uma menor biodisponibilidade. Se um medicamento não se dissolver em tempo hábil, pode passar por um corpo antes de ter tempo de fazer efeito. Um método para superar esse problema é colocar a droga em um estado amorfo, ou moldado em uma matriz de polímero que se dissolve prontamente em água.

“Os novos medicamentos que estão surgindo são cada vez maiores e mais hidrofóbicos, ou não se dissolvem facilmente na água, "disse Garth Simpson, um professor de química de Purdue. "Se a cristalinidade for detectada, há uma boa chance de que ele não se dissolva em um período de tempo necessário para ser biodisponível e eficaz. "

O instrumento de triboluminescência é projetado para fornecer triagem rápida de dispersões sólidas amorfas, formulações criadas para tornar os medicamentos mais eficazes. O instrumento pode detectar cristalinidade em níveis tão baixos quanto 140 partes por milhão. Um vídeo de como funciona o instrumento de triboluminescência pode ser visto abaixo:

O instrumento foi criado em colaboração com Jonathan Amy Instrumentation Facility do Departamento de Química. É um dispositivo eletromecânico que usa um solenóide para atingir o pó em uma lâmina de microscópio. Um tubo fotomultiplicador abaixo da lâmina mede a radiação óptica resultante da triboluminescência do composto. A luz não é visível a olho nu. Um motor move a lâmina do microscópio ao longo da linha para sondar uma nova área do pó. Os pesquisadores obtiveram uma patente provisória do dispositivo com a ajuda do Escritório de Comercialização de Tecnologia da Purdue.

"Essa técnica seria mais como uma pré-tela de uma linha de montagem em uma fábrica onde eles estão fazendo esses medicamentos. Eles podem enviar uma pequena quantidade do material para este instrumento para medições de triboluminescência. Se obtiverem um resultado positivo da amostra, então eles podem enviá-lo para testes mais rigorosos, "disse Scott Griffin, um estudante de graduação em química de Purdue.

Griffin e Smith, ambos os alunos do laboratório de Simpson, foram os autores principais em um artigo sobre triboluminescência publicado na revista revisada por pares Química Analítica que incluiu pesquisadores da Merck &Co.

Existem outras maneiras de determinar a cristalinidade, incluindo um processo de geração de segundo harmônico que usa um laser pulsado de femtossegundo que também foi desenvolvido no laboratório de Simpson. Mas o instrumento de triboluminescência é muito mais simples.

"Tudo se resume ao ponto de tempo mais antigo em que a cristalinidade pode ser detectada, "Simpson disse." Queríamos ter algo que fosse uma simples avaliação de sim ou não que pudesse ser feito no local. Se algo falhar, pode ser levado a um instrumento mais avançado para obter um melhor senso de caracterização quantitativa. "

Simpson disse que um instrumento de triboluminescência também pode ser usado para determinar rapidamente se as mudanças na forma como uma droga é produzida causam cristalinidade.

Ainda há trabalho a ser feito, Simpson disse. Os pesquisadores querem ser capazes de fazer testes de cristalinidade semelhantes em pastas e estão trabalhando em uma célula de fluxo para conseguir isso.

"Então, para muitos desses coquetéis de drogas, quando você o coloca na água, ele começa em um estado amorfo, mas pode se cristalizar espontaneamente. Queremos ferramentas que possam caracterizar e medir esse processo, " ele disse.

Os pesquisadores também estão tentando ter uma ideia de que fração das moléculas e compostos de drogas são susceptíveis de análise de triboluminescência.

O trabalho inicial no referido instrumento de triboluminescência foi financiado por uma bolsa da National Science Foundation. A Purdue Research Foundation forneceu financiamento para o protótipo inicial e a Merck ajudou a financiar o trabalho mais recente.

O instrumento de triboluminescência está disponível para licenciamento no Escritório de Tecnologia e Comercialização.