科學(xué)家開發(fā)出一種新型裝置來篩選先進(jìn)的結(jié)晶材料

伊利諾伊大學(xué)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(xué)家和制藥公司更有效地篩選和測(cè)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(xué)工程系，與UIC研究生帕里亞Coliaie和艾伯維科學(xué)家馬尼什S.科爾卡和Nandkishor K. Nere的同時(shí)開發(fā)受控微結(jié)晶裝置，以提高篩選過程是藥廠用來識(shí)別最穩(wěn)定的API結(jié)晶形式，并擴(kuò)大穩(wěn)定形式的結(jié)晶。

這項(xiàng)名為“連續(xù)流動(dòng)，良好混合，微流體結(jié)晶裝置，用于篩選多晶型，形態(tài)和控制過飽和的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)”的研究成果發(fā)表在皇家化學(xué)學(xué)會(huì)的同行評(píng)審期刊“ 芯片實(shí)驗(yàn)室”上。

Singh提到了英國衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)辦公室的一份報(bào)告，該報(bào)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(chǎng)。這十年的很大一部分投入到過程開發(fā)，以及正在進(jìn)行的臨床試驗(yàn)中，科學(xué)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(zhuǎn)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(jié)晶的驅(qū)動(dòng)因素。他解釋說，當(dāng)成核過程發(fā)生并且晶體在微量滴定板中生長時(shí)，它們消耗了API的初始供應(yīng)，導(dǎo)致過飽和度耗盡并使篩選結(jié)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(zhuǎn)向擴(kuò)大規(guī)模和技術(shù)轉(zhuǎn)移以在稱為結(jié)晶器和后續(xù)工藝設(shè)備(例如過濾器和干燥器)的較大容器中制造API時(shí)具有巨大風(fēng)險(xiǎn)。

為了解決這個(gè)問題，研究人員創(chuàng)造了一種連續(xù)流動(dòng)，混合良好的微流體裝置，稱為旋風(fēng)混合器，由帶有多個(gè)入口的小閥門組成，這些閥門一起工作以在裝置中產(chǎn)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(shè)備提供API解決方案來保持不變。API晶體在旋風(fēng)混合器中捕獲，并且在創(chuàng)建足夠的API后設(shè)備自動(dòng)關(guān)閉。

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

Kelkar指出，該設(shè)備易于使用商用3D打印機(jī)制造。“一臺(tái)3-D印刷設(shè)備只需幾美分，這為我們提供了很大的靈活性，可以在設(shè)計(jì)上做出改變，篩選出結(jié)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(cè)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(nóng)業(yè)化學(xué)品，半導(dǎo)體，催化劑和其他行業(yè)的其他特種化學(xué)品。

Singh補(bǔ)充說，新設(shè)備還可以幫助制藥公司從批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)向連續(xù)生產(chǎn)，F(xiàn)DA希望以更低的成本促進(jìn)強(qiáng)大的API生產(chǎn)的進(jìn)步。Nere指出，該設(shè)備本身實(shí)際上是一個(gè)連續(xù)制造模型的迷你原型，并允許公司準(zhǔn)確了解他們的API在這些條件下將如何結(jié)晶。

“API流程開發(fā)和制造所需的時(shí)間和金錢是巨大的。優(yōu)質(zhì)API的強(qiáng)大制造對(duì)于及時(shí)向患者提供藥物至關(guān)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(dòng)篩選各種形式的API，從而提高制造工藝開發(fā)的效率，”Singh補(bǔ)充道。