Des chercheurs du Royaume-Uni et du Danemark ont ​​développé une nouvelle méthode pour prédire la stabilité physique des candidats-médicaments, qui pourraient aider au développement de nouveaux médicaments plus efficaces pour les patients. La technologie a été concédée sous licence à la société dérivée de Cambridge TeraView, qui le développent pour une utilisation dans l'industrie pharmaceutique afin de fabriquer des médicaments qui sont plus facilement libérés dans le corps.

Les chercheurs, des universités de Cambridge et de Copenhague, ont développé une nouvelle méthode pour résoudre un vieux problème :comment prédire quand et comment un solide va cristalliser. En utilisant des techniques de mesure optiques et mécaniques, ils ont découvert que le mouvement localisé des molécules dans un solide est en fin de compte responsable de la cristallisation.

Cette solution au problème a été proposée pour la première fois en 1969, mais ce n'est que maintenant qu'il est devenu possible de prouver l'hypothèse. Les résultats sont rapportés dans deux articles dans Physical Chemistry Chemical Physics et Le Journal de Chimie Physique B .

Les solides se comportent différemment selon que leur structure moléculaire est ordonnée (cristal) ou désordonnée (verre). Chimiquement, les formes cristalline et vitreuse d'un solide sont exactement les mêmes, mais ils ont des propriétés différentes.

L'une des propriétés souhaitables des verres est qu'ils sont plus solubles dans l'eau, ce qui est particulièrement utile pour les applications médicales. Pour être efficace, les médicaments doivent être solubles dans l'eau, afin qu'ils puissent être dissous dans le corps et atteindre leur cible via la circulation sanguine.

"La plupart des médicaments utilisés aujourd'hui sont sous forme de cristal, ce qui signifie qu'ils ont besoin d'énergie supplémentaire pour se dissoudre dans le corps avant d'entrer dans la circulation sanguine, ", a déclaré le professeur Axel Zeitler, co-auteur de l'étude du département de génie chimique et de biotechnologie de Cambridge. "Les molécules sous forme de verre sont plus facilement absorbées par le corps car elles peuvent se dissoudre plus facilement, et de nombreux verres qui peuvent guérir la maladie ont été découverts au cours des 20 dernières années, mais ils ne sont pas transformés en médicaments parce qu'ils ne sont pas assez stables."

Au bout d'un certain temps, tous les verres subiront une cristallisation spontanée, à quel point les molécules ne perdront pas seulement leur structure désordonnée, mais ils perdront également les propriétés qui les ont rendus efficaces en premier lieu. Un problème de longue date pour les scientifiques a été de savoir comment prédire quand la cristallisation se produira, lequel, si résolu, permettrait une large application pratique des lunettes.

"C'est un très vieux problème, " a déclaré Zeitler. " Et pour les sociétés pharmaceutiques, c'est souvent trop risqué. S'ils développent un médicament basé sur la forme vitreuse d'une molécule et qu'il se cristallise, ils auront non seulement perdu un médicament potentiellement efficace, mais ils devraient faire un rappel massif."

Afin de déterminer quand et comment les solides vont cristalliser, la plupart des chercheurs s'étaient concentrés sur la température de transition vitreuse, qui est la température au-dessus de laquelle les molécules peuvent se déplacer plus librement dans le solide et peut être mesurée facilement. En utilisant une technique appelée analyse mécanique dynamique ainsi que la spectroscopie térahertz, Zeitler et ses collègues ont montré qu'au lieu de la température de transition vitreuse, les mouvements moléculaires se produisant jusqu'à un seuil de température inférieur, sont responsables de la cristallisation.

Ces mouvements sont contraints par des forces localisées dans l'environnement moléculaire et, contrairement aux mouvements relativement importants qui se produisent au-dessus de la température de transition vitreuse, les mouvements moléculaires au-dessus du seuil de température inférieur sont beaucoup plus subtils. Alors que le mouvement localisé est délicat à mesurer, c'est un élément clé du processus de cristallisation.

Compte tenu de l'avancée des techniques de mesure développées par les équipes de Cambridge et Copenhague, les molécules médicamenteuses qui étaient auparavant rejetées au stade préclinique peuvent maintenant être testées pour déterminer si elles peuvent être mises sur le marché sous une forme de verre stable qui surmonte les limitations de solubilité de la forme cristalline.

"Si nous utilisons notre technique pour cribler des molécules qui étaient auparavant rejetées, et nous constatons que la température associée au début du mouvement localisé est suffisamment élevée, nous aurions une grande confiance que le matériau ne se cristallisera pas après la fabrication, " a déclaré Zeitler. "Nous pourrions utiliser la courbe d'étalonnage que nous décrivons dans le deuxième article pour prédire le temps qu'il faudra au matériau pour cristalliser."