Rozwiązania w zakresie nierozpuszczalnych bioaktywnych związków chemicznych
W ramach finansowanego ze środków UE projektu BIOSOL (Solvent effects on physico-chemical properties of bioactive compounds: combination of theory with experiments) połączono niskonakładową chemię obliczeniową z modelowaniem matematycznym, mechaniką molekularną i teorią funkcjonału gęstości w celu zoptymalizowania solwatacji biomolekularnej. Badacze zajęli się poprawą rozpuszczalności związków bioaktywnych poprzez polimorfizm, kontrolę pH oraz użycie współrozpuszczalników. Polimorfizm to zdolność biocząsteczki do przyjmowania różnych form stałych w oparciu o strukturę krystaliczną i inne właściwości. Technologia płynów nadkrytycznych została użyta do selektywnego skrystalizowania swoistych polimorfii cząsteczek bioaktywnych poprzez odmienne parametry rozpuszczalnika. Stan superkrytyczny to stan, w którym w substancji przy określonej temperaturze i ciśnieniu brak wyraźnej fazy ciekłej i gazowej. Za pomocą nadkrytycznego dwutlenku węgla badaczom z powodzeniem udało się uzyskać kryształy zawierające określone polimorfie. Oprócz technologii nadkrytycznej zespół BIOSOL wykorzystał również inne techniki do poprawy rozpuszczalności. Wysoce skuteczna okazała się w szczególności krystalizacja cząsteczek leków z dodatkowymi gatunkami molekularnymi. Analiza ujawniła dużo lepszą bioaktywność i rozpuszczalność niż w przypadku czystych leków. Uczestnicy projektu BIOSOL zbadali termodynamikę solwatacji obiecujących cząsteczek bioaktywnych poprzez łączenie metod doświadczalnych i teoretycznych z chemią obliczeniową. Opracowali bardziej efektywne metody dla równań całkowitych i zoptymalizowali model obliczeniowy. W rezultacie byli w stanie przewidzieć energię niezależną od hydratacji kilku bioaktywnych molekuł. Ten model został następnie rozszerzony w celu opisu zachowania makrocząsteczek w różnych rozpuszczalnikach w obecności rozpuszczonych gatunków cząsteczkowych. Model BIOSOL może okazać się przydatny w projektowaniu systemów nośników środków farmaceutycznych oraz określaniu najbardziej obiecujących składników bioaktywnych. Wyniki badań powinny pozytywnie wpłynąć na zwiększanie biodostępności obiecujących składników bioaktywnych, które wcześniej były nieodpowiednie w leczeniu ze względu na nierozpuszczalność w płynach biologicznych.
Słowa kluczowe
Bioaktywny, solwatacja biomolekularna, polimorfizm, nadkrytyczny dwutlenek węgla, model obliczeniowy, system nośników środków farmaceutycznych, biodostępność
