Des chercheurs de l'Université de l'Illinois à Chicago et d'AbbVie Inc. ont développé un nouveau dispositif qui aidera les scientifiques et les sociétés pharmaceutiques à dépister et tester plus efficacement la formation de substance médicamenteuse—ingrédient pharmaceutique actif (API).

Meenesh R. Singh, professeur assistant au département de génie chimique de l'UIC, avec l'étudiant diplômé de l'UIC Paria Coliaie et les scientifiques d'AbbVie Manish S. Kelkar et Nandkishor K. Nere ont développé un dispositif de cristallisation microfluidique contrôlé pour améliorer le processus de criblage utilisé par les sociétés pharmaceutiques pour identifier la forme cristalline la plus stable d'API et pour intensifier la cristallisation de formes stables.

L'oeuvre, intitulé "Flux continu, Bien mélangé, Dispositif de cristallisation microfluidique pour le criblage de polymorphes, Morphologies, et la cinétique de cristallisation à sursaturation contrôlée, " a été publié dans la revue à comité de lecture de la Royal Society of Chemistry, Laboratoire sur puce .

Singh a fait référence à un rapport du UK Office of Health Economics indiquant qu'il faut actuellement environ 10 ans et des milliards de dollars pour mettre un nouveau médicament sur le marché après qu'une molécule est identifiée pour traiter une maladie. Une partie importante de cette décennie est investie dans le développement de processus, parallèlement aux essais cliniques en cours, où les scientifiques examinent les différentes formes polymorphes des API et développent des processus robustes pour fabriquer la forme stable avec les propriétés physiques acceptables pour la transformer en pilules ou en comprimés.

L'industrie utilise actuellement des plaques de microtitration et des dispositifs microfluidiques à base de gouttelettes pour cribler ces différentes formes, mais Singh a noté que ces appareils rencontraient des problèmes en raison de l'épuisement de la sursaturation, qui est un moteur de cristallisation. Il a expliqué qu'au fur et à mesure que le processus de nucléation se produit et que les cristaux se développent dans la plaque de microtitrage, ils utilisent l'approvisionnement initial de l'API, provoquant l'épuisement de la sursaturation et biaisant les résultats du dépistage. La compréhension incomplète du paysage polymorphe de l'API obtenu à partir des plaques de microtitrage pose un risque énorme lorsque les entreprises passent à la mise à l'échelle et au transfert de technologie pour fabriquer des API dans des récipients plus grands appelés cristalliseurs et équipements de traitement ultérieurs tels que des filtres et des sécheurs.

Pour lutter contre ce problème, les enquêteurs ont créé un flux continu, bien mélangé, dispositif microfluidique appelé mélangeur cyclone qui se compose de petites vannes avec plusieurs entrées qui fonctionnent ensemble pour créer un vortex dans l'appareil pour assurer que la solution est bien mélangée et maintient la sursaturation constante en continuant à alimenter l'appareil avec une solution API. Les cristaux d'API sont capturés dans le mélangeur à cyclone et l'appareil s'éteint automatiquement une fois qu'une quantité suffisante d'API a été créée.

"Ce que nous avons fait, c'est développer un dispositif de tamisage qui simule les conditions d'un cristallisoir industriel, " a déclaré Coliaie. " La plupart des appareils actuellement sur le marché voient la sursaturation diminuer avec le temps, ce qui peut ne pas fournir une image complète du paysage de la forme cristalline. "

Kelkar note que cet appareil est facile à fabriquer à l'aide d'une imprimante 3D commerciale. « Un appareil imprimé en 3D ne coûte que quelques centimes, ce qui nous offre une grande flexibilité pour apporter des modifications à la conception afin de filtrer les sels, hydrate, et les solvates des API cristallins."

Comme décrit dans leur document de recherche, les enquêteurs ont testé le dispositif pour cribler l'acide anthranilique dont les dérivés sont des médicaments anti-inflammatoires. L'appareil peut également être utilisé pour cribler des produits agrochimiques, semi-conducteurs, catalyseurs, et d'autres produits chimiques de spécialité pour d'autres industries d'une manière plus cohérente et stable que ce qui est actuellement disponible.

Singh a ajouté que le nouveau dispositif peut également aider les sociétés pharmaceutiques à passer d'une production par lots à une fabrication continue, ce que la FDA espère stimuler les progrès dans la fabrication robuste d'API à moindre coût. Nere a noté que l'appareil lui-même est en fait un mini prototype d'un modèle de fabrication continue et permettra aux entreprises de voir exactement comment leurs API se cristalliseront dans ces conditions.

« Le temps et l'argent requis pour le développement et la fabrication d'un processus d'API sont immenses. La fabrication robuste d'API de qualité est essentielle pour la livraison rapide de médicaments aux patients, " dit Néré.

« Nous avons développé un nouveau dispositif microfluidique capable de cribler rapidement et automatiquement diverses formes d'API dans des conditions contrôlées, ce qui augmentera l'efficacité du développement des processus de fabrication, " ajouta Singh.