Pesquisadores da Universidade de Illinois em Chicago desenvolveram um novo dispositivo microfluídico de fluxo contínuo que pode ajudar cientistas e empresas farmacêuticas a estudar de forma mais eficaz os compostos de drogas e suas formas e estruturas cristalinas. que são componentes essenciais para a estabilidade do medicamento.

O dispositivo consiste em uma série de poços em que uma solução de medicamento - composta de um ingrediente farmacêutico ativo, ou API, dissolvido em solvente, como água - pode ser misturado com um antissolvente de maneira altamente controlada. Quando misturados, as duas soluções permitem que os cristais API formem um núcleo e cresçam. Com o dispositivo, as taxas e proporções nas quais a solução do medicamento é misturada com o antissolvente podem ser alteradas em paralelo pelos cientistas, criando condições múltiplas para o crescimento do cristal. À medida que os cristais crescem em diferentes condições, dados sobre suas taxas de crescimento, formas e estruturas são reunidas e importadas para uma rede de dados.

Com os dados, os cientistas podem identificar mais rapidamente as melhores condições para fabricar a forma cristalina mais estável com uma morfologia de cristal desejável - um cristal com uma forma semelhante a uma placa em vez de um cristal com uma forma semelhante a uma haste - de um API e aumentar a cristalização de formulários.

Os pesquisadores da UIC, liderado por Meenesh Singh, em colaboração com o Enabling Technologies Consortium, validaram o dispositivo usando L-histidina, o ingrediente ativo em medicamentos que podem potencialmente tratar doenças como a artrite reumatóide, doenças alérgicas e úlceras. Os resultados são relatados em Lab on a Chip , um jornal da Royal Society of Chemistry.

"A indústria farmacêutica precisa de um sistema de triagem robusto que possa determinar com precisão polimorfos API e cinética de cristalização em um período de tempo mais curto. Mas a maioria dos sistemas de triagem paralelos e combinatórios não podem controlar as condições de síntese ativamente, levando a resultados imprecisos, "disse Singh, Professor assistente de engenharia química da UIC na Faculdade de Engenharia. "Nesse artigo, mostramos um projeto de tal dispositivo microfluídico que tem micromixers conectados em paralelo para capturar e fazer crescer cristais em várias condições simultaneamente. "

Em seu estudo, os pesquisadores descobriram que o dispositivo era capaz de rastrear polimorfos, morfologia e taxas de crescimento da L-histidina em oito condições diferentes. As condições incluíram variações na concentração molar, porcentagem de etanol por volume e supersaturação - variáveis ​​importantes que influenciam a taxa de crescimento do cristal. O tempo total de triagem para L-histidina usando o dispositivo de microfluidos de múltiplos poços foi de cerca de 30 minutos, que é pelo menos oito vezes mais curto do que um processo de triagem sequencial.

Os pesquisadores também compararam os resultados da triagem com um dispositivo convencional. Eles descobriram que o dispositivo convencional superestimou significativamente a fração da forma estável e mostrou grande incerteza nas taxas de crescimento medidas.

"O dispositivo microfluídico de múltiplos poços abre caminho para dispositivos microfluídicos de próxima geração que são passíveis de automação para triagem de alto rendimento de materiais cristalinos, "Singh disse. Melhores dispositivos de triagem podem melhorar a eficiência de desenvolvimento de processos de API e permitir a fabricação de medicamentos em tempo hábil e robusta, ele disse, o que poderia levar a medicamentos mais seguros e mais baratos.