Sabe-se que as propriedades físicas (estabilidade, solubilidade, etc.), críticas para o desempenho de materiais farmacêuticos e funcionais, dependem fortemente da forma do estado sólido e de fatores ambientais, como temperatura e umidade relativa. Reconhecendo que formas mais estáveis ​​e de aparecimento tardio podem levar ao desaparecimento de polimorfos e à potencial retirada do mercado de um medicamento que salva vidas, a indústria farmacêutica tem investido fortemente em plataformas de rastreio de formas sólidas.



Medir quantitativamente as diferenças de energia livre entre as formas cristalinas não é um pequeno desafio. As formas cristalinas metaestáveis ​​podem ser difíceis de preparar na forma pura e são frequentemente susceptíveis de serem convertidas em formas mais estáveis. Assim, ter a capacidade de modelar computacionalmente energias livres significa que os riscos representados pela instabilidade física podem ser compreendidos e mitigados para todos os sistemas, incluindo aqueles que são experimentalmente intratáveis.

A falta de dados experimentais confiáveis ​​de referência tem sido um grande gargalo no desenvolvimento de métodos computacionais para prever com precisão as diferenças de energia livre sólido-sólido. Os relatórios na literatura são escassos e muitos dos dados experimentais sobre determinações de energia livre para moléculas de interesse farmacêutico simplesmente não são de domínio público.

Para superar este desafio, especialistas da academia e da indústria compilaram o primeiro benchmark experimental confiável de diferenças de energia livre sólido-sólido para sistemas quimicamente diversos e industrialmente relevantes. O trabalho está publicado na revista Nature .

Eles então previram essas diferenças de energia livre usando vários métodos pioneiros do grupo do Prof. Alexandre Tkatchenko do Departamento de Física e Ciência dos Materiais da Universidade de Luxemburgo, e aprimorados pelo Dr. Simulação de Materiais.

Sem utilizar qualquer informação empírica, estes cálculos que alavancaram a computação de alto desempenho (HPC) foram capazes de prever e explicar dados de sete empresas farmacêuticas com uma precisão surpreendente. As potenciais implicações futuras deste trabalho são múltiplas, e este último desenvolvimento é apenas uma das muitas aplicações potenciais dos cálculos da mecânica quântica na indústria farmacêutica.

"Estou emocionado ao ver como os métodos computacionais desenvolvidos no meu grupo acadêmico foram rapidamente adotados para prever com segurança a energética das formas cristalinas de medicamentos na indústria farmacêutica em questão de anos, quebrando a barreira tradicional entre pesquisa e inovação industrial", disse o Prof. .Tkatchenko.

"Devemos uma boa parte do nosso sucesso aos visionários entre os nossos clientes que nos permitiram criar um ambiente de trabalho industrial com um toque académico que promove a criatividade baseada em valores fundamentais como a honestidade, a integridade, a perseverança, o espírito de equipa e o cuidado genuíno. para as pessoas e o meio ambiente", disse o Dr. Marcus Neuman, fundador e CEO da AMS.

"Construir ligações entre a ciência fundamental, a computação de alto desempenho e os principais intervenientes da indústria, a fim de causar um impacto duradouro no futuro da saúde, não é uma tarefa fácil", afirmou o Prof. Jens Kreisel, Reitor da Universidade do Luxemburgo. “Levamos muito a sério a nossa missão de nutrir um ecossistema onde os investigadores possam impulsionar mudanças sociais para sempre.”

Mais informações: Dzmitry Firaha et al, Prevendo a estabilidade da forma cristalina sob condições do mundo real, Natureza (2023). DOI:10.1038/s41586-023-06587-3
Informações do diário: Natureza

Fornecido pela Universidade de Luxemburgo