科學家開發(fā)出一種新型裝置來篩選先進的結晶材料

伊利諾伊大學芝加哥分校和AbbVie公司的研究人員開發(fā)出一種新型裝置，可以幫助科學家和制藥公司更有效地篩選和測試藥物活性藥物成分(API)的形成。

Meenesh R.辛格，助理教授與UIC的化學工程系，與UIC研究生帕里亞Coliaie和艾伯維科學家馬尼什S.科爾卡和Nandkishor K. Nere的同時開發(fā)受控微結晶裝置，以提高篩選過程是藥廠用來識別最穩(wěn)定的API結晶形式，并擴大穩(wěn)定形式的結晶。

這項名為“連續(xù)流動，良好混合，微流體結晶裝置，用于篩選多晶型，形態(tài)和控制過飽和的結晶動力學”的研究成果發(fā)表在皇家化學學會的同行評審期刊“ 芯片實驗室”上。

Singh提到了英國衛(wèi)生經濟辦公室的一份報告，該報告指出，在確定一種分子被用于治療某種疾病后，目前需要大約10年和數(shù)十億美元才能將新藥推向市場。這十年的很大一部分投入到過程開發(fā)，以及正在進行的臨床試驗中，科學家們篩選API的不同多態(tài)形式，并開發(fā)穩(wěn)健的工藝來制造具有可接受物理特性的穩(wěn)定形式，將其轉化為藥丸或片劑。

該行業(yè)目前使用微量滴定板和基于液滴的微流體裝置來篩選這些不同的形式，但Singh指出這些裝置由于過飽和的耗盡而遇到問題，過飽和是過度結晶的驅動因素。他解釋說，當成核過程發(fā)生并且晶體在微量滴定板中生長時，它們消耗了API的初始供應，導致過飽和度耗盡并使篩選結果偏差。從微量滴定板獲得的API的多態(tài)性景觀的不完全理解在公司轉向擴大規(guī)模和技術轉移以在稱為結晶器和后續(xù)工藝設備(例如過濾器和干燥器)的較大容器中制造API時具有巨大風險。

為了解決這個問題，研究人員創(chuàng)造了一種連續(xù)流動，混合良好的微流體裝置，稱為旋風混合器，由帶有多個入口的小閥門組成，這些閥門一起工作以在裝置中產生渦流，以確保溶液充分混合并保持過飽和度通過繼續(xù)為設備提供API解決方案來保持不變。API晶體在旋風混合器中捕獲，并且在創(chuàng)建足夠的API后設備自動關閉。

“我們所做的是開發(fā)一種模擬工業(yè)結晶器條件的篩選設備，”Coliaie說。“目前市場上的大多數(shù)設備都看到過飽和度下降的時間可能無法提供完整的水晶形態(tài)景觀。”

Kelkar指出，該設備易于使用商用3D打印機制造。“一臺3-D印刷設備只需幾美分，這為我們提供了很大的靈活性，可以在設計上做出改變，篩選出結晶原料藥的鹽，水合物和溶劑化物。”

正如他們的研究論文所述，研究人員測試了該裝置以篩選其衍生物為抗炎藥物的鄰氨基苯甲酸。該裝置還可用于以比現(xiàn)有的更一致和穩(wěn)定的方式篩選農業(yè)化學品，半導體，催化劑和其他行業(yè)的其他特種化學品。

Singh補充說，新設備還可以幫助制藥公司從批量生產轉向連續(xù)生產，F(xiàn)DA希望以更低的成本促進強大的API生產的進步。Nere指出，該設備本身實際上是一個連續(xù)制造模型的迷你原型，并允許公司準確了解他們的API在這些條件下將如何結晶。

“API流程開發(fā)和制造所需的時間和金錢是巨大的。優(yōu)質API的強大制造對于及時向患者提供藥物至關重要，”Nere說。

“我們開發(fā)了一種新型微流體裝置，可以在受控條件下快速自動篩選各種形式的API，從而提高制造工藝開發(fā)的效率，”Singh補充道。