Lösungen für unlösliche bioaktive Verbindungen
Das multidisziplinäre Projekt BIOSOL (Solvent effects on physico-chemical properties of bioactive compounds: combination of theory with experiments) kombinierte Low-Cost-Computerchemie mit mathematischer Modellierung, Molekülmechanik und Dichtefunktionaltheorie, um die biomolekulare Solvatation zu optimieren. Forscher arbeiteten daran, die Löslichkeit von biologisch aktiven Verbindungen durch Polymorphismus, pH-Steuerung und die Verwendung von Co-Lösungsmitteln zu erhöhen. Polymorphismus ist die Fähigkeit eines Biomoleküls, in verschiedenen festen Formen auf Basis von Kristallstruktur und anderen Eigenschaften zu existieren. Überkritische Fluidtechnologie wurde verwendet, um selektiv spezifische Polymorphe von bioaktiven Molekülen zu kristallisieren, indem die Lösungsmittelparameter variiert wurden. Überkritisch impliziert einen Zustand, in dem eine Substanz keine ausgeprägten Flüssig- und Gasphase bei bestimmten Temperatur- und Druckbedingungen hat. Die Forscher erhielten erfolgreich Kristalle mit spezifischen polymorphen kritischem Kohlendioxid. Neben der überkritischen Technologie beschäftigte sich das BIOSOL-Team auch mit anderen Techniken, um die Löslichkeit zu verbessern. Insbesondere die Kristallisation von Arzneimittelmolekülen mit weiteren molekularen Spezies, erwies sich als sehr effektiv. Die Analyse ergab eine weit bessere Bioaktivität und Löslichkeit im Vergleich zu den reinen Wirkstoffen. Die BIOSOL-Mitglieder studierten die Solvatationsthermodynamik vielversprechender bioaktiver Moleküle durch die Kombination von experimentellen und theoretischen Methoden mit Computerchemie. Sie entwickelten effizientere Methoden, um Integralgleichungen zu lösen und optimierte ihr Rechenmodell. Als Ergebnis konnten sie die freie Hydrationsenergie von mehreren bioaktiven Molekülen vorhersagen. Dieses Modell wurde erweitert, um das Verhalten von Makromolekülen in Gegenwart von gelösten Molekülspezies in verschiedenen Lösungsmitteln zu beschreiben. Das BIOSOL-Modell könnte sich für die Entwicklung pharmazeutischer Arzneimittelträgersysteme als nützlich erweisen und die vielversprechendsten bioaktiven Verbindungen in die engere Wahl nehmen. Die Forschungsergebnisse sollen die Bioverfügbarkeit von vielversprechenden bioaktiven Verbindungen erhöhen helfen, die bisher für therapeutische Zwecke aufgrund ihrer nicht Löslichkeit in biologischen Flüssigkeiten ungeeignet waren.
Schlüsselbegriffe
Bioaktive, biomolekulare Solvatation, Polymorphismus, überkritisches Kohlendioxid, Rechenmodell, Arzneimittelträgersystem, Bioverfügbarkeit
