Des chercheurs de l'Université de l'Illinois à Chicago ont développé un nouveau dispositif microfluidique à flux continu qui pourrait aider les scientifiques et les sociétés pharmaceutiques à étudier plus efficacement les composés médicamenteux et leurs formes et structures cristallines, qui sont des éléments clés pour la stabilité du médicament.

Le dispositif se compose d'une série de puits dans lesquels une solution médicamenteuse, constituée d'un ingrédient pharmaceutique actif, ou API, dissous dans un solvant, comme l'eau - peut être mélangé avec un anti-solvant de manière hautement contrôlée. Lorsqu'ils sont mélangés, les deux solutions permettent aux cristaux API de former un noyau et de croître. Avec l'appareil, les taux et les rapports auxquels la solution médicamenteuse est mélangée avec l'anti-solvant peuvent être modifiés en parallèle par les scientifiques, créant de multiples conditions pour la croissance cristalline. Au fur et à mesure que les cristaux se développent dans des conditions différentes, des données sur leurs taux de croissance, les formes et les structures sont rassemblées et importées dans un réseau de données.

Avec les données, les scientifiques peuvent identifier plus rapidement les meilleures conditions pour fabriquer la forme cristalline la plus stable avec une morphologie cristalline souhaitable - un cristal avec une forme de plaque au lieu d'un cristal avec une forme de tige - d'un API et augmenter la cristallisation de stable formes.

Les chercheurs de l'UIC, dirigé par Meenesh Singh, en collaboration avec le Consortium Enabling Technologies, avoir validé le dispositif à l'aide de L-histidine, l'ingrédient actif dans les médicaments qui peuvent potentiellement traiter des conditions comme la polyarthrite rhumatoïde, les maladies allergiques et les ulcères. Les résultats sont rapportés dans Laboratoire sur puce , un journal de la Royal Society of Chemistry.

« L'industrie pharmaceutique a besoin d'un système de criblage robuste capable de déterminer avec précision les polymorphes de l'API et la cinétique de cristallisation dans un délai plus court. Mais la plupart des systèmes de criblage parallèles et combinatoires ne peuvent pas contrôler activement les conditions de synthèse, conduisant ainsi à des résultats inexacts, " dit Singh, Professeur assistant UIC de génie chimique au Collège d'ingénierie. "Dans ce document, nous montrons un plan d'un tel dispositif microfluidique doté de micromélangeurs connectés en parallèle pour piéger et faire croître des cristaux dans plusieurs conditions simultanément. »

Dans leur étude, les chercheurs ont découvert que l'appareil était capable de dépister les polymorphes, morphologie et taux de croissance de la L-histidine dans huit conditions différentes. Les conditions comprenaient des variations de concentration molaire, pourcentage d'éthanol en volume et sursaturation - variables importantes qui influencent le taux de croissance des cristaux. Le temps global de dépistage de la L-histidine à l'aide du dispositif microfluidique multipuits était d'environ 30 minutes, ce qui est au moins huit fois plus court qu'un processus de sélection séquentiel.

Les chercheurs ont également comparé les résultats du dépistage avec un appareil conventionnel. Ils ont constaté que le dispositif conventionnel surestimait considérablement la fraction de forme stable et montrait une incertitude élevée dans les taux de croissance mesurés.

"Le dispositif microfluidique multipuits ouvre la voie aux dispositifs microfluidiques de nouvelle génération qui se prêtent à l'automatisation pour le criblage à haut débit de matériaux cristallins, ", a déclaré Singh. De meilleurs dispositifs de dépistage peuvent améliorer l'efficacité du développement des processus API et permettre une fabrication de médicaments rapide et robuste, il a dit, ce qui pourrait finalement conduire à des médicaments plus sûrs et moins coûteux.