Les propriétés physiques (stabilité, solubilité, etc.), essentielles aux performances des matériaux pharmaceutiques et fonctionnels, sont connues pour dépendre fortement de la forme solide et de facteurs environnementaux, tels que la température et l'humidité relative. Consciente que l'apparition tardive de formes plus stables peut conduire à la disparition de polymorphes et potentiellement au retrait du marché d'un médicament salvateur, l'industrie pharmaceutique a massivement investi dans des plateformes de criblage de formes solides.
Mesurer quantitativement les différences d’énergie libre entre les formes cristallines n’est pas un mince défi. Les formes cristallines métastables peuvent être difficiles à préparer sous forme pure et elles sont souvent susceptibles de se transformer en formes plus stables. Ainsi, avoir la capacité de modéliser informatiquement les énergies libres signifie que les risques posés par l'instabilité physique peuvent être compris et atténués pour tous les systèmes, y compris ceux qui sont intraitables expérimentalement.
Le manque de données de référence expérimentales fiables a constitué un goulot d’étranglement majeur dans le développement de méthodes informatiques permettant de prédire avec précision les différences d’énergie libre solide-solide. Les rapports dans la littérature sont rares et la plupart des données expérimentales sur les déterminations d'énergie libre pour les molécules d'intérêt pharmaceutique ne sont tout simplement pas dans le domaine public.
Pour relever ce défi, des experts du monde universitaire et de l'industrie ont compilé la toute première référence expérimentale fiable des différences d'énergie libre solide-solide pour des systèmes chimiquement divers et pertinents sur le plan industriel. Les travaux sont publiés dans la revue Nature .
Ils ont ensuite prédit ces différences d'énergie libre en utilisant plusieurs méthodes mises au point par le groupe du professeur Alexandre Tkatchenko au sein du Département de physique et de science des matériaux de l'Université du Luxembourg, et améliorées par le Dr Marcus Neumann et son équipe de chercheurs d'Avant-garde. Simulation de matériaux.
Sans recourir à aucune donnée empirique, ces calculs utilisant le calcul haute performance (HPC) ont permis de prédire et d'expliquer les données de sept sociétés pharmaceutiques avec une précision surprenante. Les implications futures potentielles de ces travaux sont multiples, et ce dernier développement n'est qu'une des nombreuses applications potentielles des calculs de mécanique quantique dans l'industrie pharmaceutique.
"Je suis ravi de voir comment les méthodes informatiques développées dans mon groupe universitaire ont été rapidement adoptées pour prédire de manière fiable l'énergie des formes cristallines de médicaments dans l'industrie pharmaceutique en quelques années, brisant ainsi la barrière traditionnelle entre la recherche et l'innovation industrielle", a déclaré le professeur. .Tkatchenko.
"Nous devons une bonne partie de notre succès aux visionnaires parmi nos clients qui nous ont permis de créer un environnement de travail industriel avec une touche académique qui favorise la créativité basée sur des valeurs fondamentales telles que l'honnêteté, l'intégrité, la persévérance, l'esprit d'équipe et l'attention sincère. pour les personnes et l'environnement", a déclaré le Dr Marcus Neuman, fondateur et PDG d'AMS.
"Établir des liens entre la science fondamentale, le calcul haute performance et les principaux acteurs industriels afin d'avoir un impact durable sur l'avenir de la santé n'est pas une mince affaire", a déclaré le professeur Jens Kreisel, recteur de l'Université du Luxembourg. "Nous prenons très au sérieux notre mission consistant à entretenir un écosystème où les chercheurs peuvent conduire un changement sociétal pour de bon."
Plus d'informations : Dzmitry Firaha et al, Prédire la stabilité de la forme cristalline dans des conditions réelles, Nature (2023). DOI :10.1038/s41586-023-06587-3
Informations sur le journal : Nature
Fourni par l'Université du Luxembourg
