Pesquisadores da Universidade de Illinois em Chicago e da AbbVie Inc. desenvolveram um novo dispositivo que ajudará cientistas e empresas farmacêuticas a triar e testar a formação de substância medicamentosa - ingrediente farmacêutico ativo (API) de forma mais eficaz.

Meenesh R. Singh, professor assistente do departamento de engenharia química da UIC, junto com a estudante de graduação da UIC Paria Coliaie e os cientistas da AbbVie Manish S. Kelkar e Nandkishor K. Nere desenvolveram um dispositivo de cristalização microfluídica controlada para melhorar o processo de triagem que as empresas farmacêuticas usam para identificar a forma cristalina mais estável de APIs e aumentar a cristalização de formas estáveis.

O trabalho, intitulado "Fluxo contínuo, Bem misturado, Dispositivo de cristalização microfluídica para triagem de polimorfos, Morfologias, e cinética de cristalização na supersaturação controlada, "foi publicado no jornal revisado por pares da Royal Society of Chemistry, Lab on a Chip .

Singh referiu-se a um relatório do UK Office of Health Economics indicando que atualmente leva cerca de 10 anos e bilhões de dólares para trazer um novo medicamento ao mercado depois que uma molécula é identificada para tratar uma doença. Uma parte significativa dessa década é investida no desenvolvimento de processos, junto com os ensaios clínicos em andamento, onde os cientistas selecionam as diferentes formas polimórficas dos APIs e desenvolvem processos robustos para fabricar a forma estável com as propriedades físicas aceitáveis ​​para transformá-la em pílulas ou comprimidos.

A indústria atualmente usa placas de microtitulação e dispositivos microfluídicos baseados em gotículas para rastrear essas diferentes formas, mas Singh observou que esses dispositivos apresentam problemas devido ao esgotamento da supersaturação, que é um driver para a cristalização. Ele explicou que conforme ocorre o processo de nucleação e os cristais crescem na placa de microtitulação, eles usam o suprimento inicial da API, fazendo com que a supersaturação esgote e influencie os resultados da triagem. A compreensão incompleta da paisagem polimórfica de API obtida a partir das placas de microtitulação representa um grande risco quando as empresas mudam para aumento de escala e transferência de tecnologia para fabricar APIs em recipientes maiores chamados cristalizadores e equipamentos de processo subsequentes, como filtros e secadores.

Para combater esse problema, os investigadores criaram um fluxo contínuo, bem misturado, dispositivo microfluídico denominado misturador ciclone, que consiste em pequenas válvulas com várias entradas que funcionam juntas para criar um vórtice no dispositivo para garantir que a solução seja bem misturada e mantém a supersaturação constante, continuando a fornecer ao dispositivo uma solução API. Os cristais API são capturados no misturador ciclone e o dispositivo desliga automaticamente depois que uma quantidade suficiente de API é criada.

"O que temos feito é, desenvolver um dispositivo de triagem que simule as condições de um cristalizador industrial, "Coliaie disse." A maioria dos dispositivos atualmente no mercado vê a diminuição da supersaturação com o tempo, o que pode não fornecer uma imagem completa da paisagem de forma de cristal. "

Kelkar observa que este dispositivo é fácil de fabricar usando uma impressora 3-D comercial. "Um dispositivo impresso 3-D custa apenas alguns centavos, o que nos oferece muita flexibilidade para fazer alterações no design dos sais de tela, hidratos, e solvatos dos APIs cristalinos. "

Conforme descrito em seu artigo de pesquisa, os investigadores testaram o dispositivo para examinar o ácido antranílico, cujos derivados são antiinflamatórios. O dispositivo também pode ser usado para triagem de agroquímicos, semicondutores, catalisadores, e outras especialidades químicas para outras indústrias de uma maneira mais consistente e estável do que a disponível atualmente.

Singh acrescentou que o novo dispositivo também pode ajudar as empresas farmacêuticas a passar da produção baseada em lote para a manufatura contínua, que o FDA espera estimular avanços na fabricação robusta de APIs a custos mais baixos. Nere observou que o dispositivo em si é, na verdade, um mini-protótipo de um modelo de manufatura contínua e permitirá que as empresas vejam exatamente como seus APIs irão se cristalizar nessas condições.

"O tempo e o dinheiro necessários para o desenvolvimento e fabricação de um processo de API são imensos. A fabricação robusta de APIs de qualidade é essencial para a entrega oportuna de medicamentos aos pacientes, "Nere disse.

"Desenvolvemos um novo dispositivo microfluídico que pode rastrear rápida e automaticamente várias formas de APIs em condições controladas, o que aumentará a eficiência do desenvolvimento do processo de fabricação, "Singh acrescentou.