Одна молекула — четыре формы. Почему это важно для эффективности таблеток
Российские учёные разработали метод, позволяющий с высокой точностью предсказывать поведение и стабильность различных кристаллических форм органических соединений — так называемых полиморфов. Это имеет решающее значение для фармацевтики, где форма кристалла может влиять на растворимость, срок хранения и эффективность препарата.
Исследование, поддержанное Российским научным фондом и опубликованное в Crystals, было выполнено специалистами из Института химии твердого тела и механохимии СО РАН и Новосибирского государственного университета. В качестве модельного вещества они выбрали противотуберкулёзный препарат пиразинамид, который существует в четырёх кристаллических формах и хорошо изучен в экспериментальных условиях.
«Наша работа демонстрирует, что точность расчетов полиморфных модификаций зависит не только от выбранного метода, но и от корректного учета кристаллической структуры»
– Денис Рычков, кандидат химических наук, заведующий лабораторией, НГУ
Учёные использовали два теоретических метода расчёта стабильности полиморфов — метод конечных разностей и теорию возмущений функционала плотности. Главным фактором, повлиявшим на точность, оказалось включение в модель так называемых супер-ячеек — расширенных фрагментов кристаллической решётки, позволяющих учитывать дальние взаимодействия между молекулами.
Без таких уточнений расчёты давали серьёзные ошибки. Например, β-форма пиразинамида ошибочно считалась стабильной при всех температурах, тогда как в реальности она превращается в α-форму при охлаждении. Включение супер-ячеек позволило точно воспроизвести этот переход и сделать выводы, значимые для проектирования лекарств с нужными свойствами.
Новый подход не только улучшает предсказуемость физико-химических характеристик препаратов, но и открывает путь к моделированию механических свойств кристаллов, что важно для разработки таблеток с заранее заданной прочностью, пластичностью или хрупкостью.
Источник: Российский научный фонд