3D-печать помогла новосибирским ученым проверить новый способ управления механохимическими процессами

Ученые Новосибирского государственного университета нашли способ изменять направление механохимических превращений с участием твердых лекарственных веществ. Механохимия — область физической химии, рассматривающая процессы с участием твердых веществ, протекающие при приложении механической нагрузки. Этот подход имеет ряд преимуществ по сравнению с классическим синтезом в растворе, включая использование небольшого количества растворителей, повышение скорости протекания процесса, увеличение выхода продукта превращения, возможность получения необычных, метастабильных фаз.

«Пироксикам является классическим представителем лекарственных соединений, которые могут существовать как в виде нейтральных молекул, так и в виде цвиттер-ионов (молекулярных ионов, которые в целом электрически нейтральны, но содержат во внутренней структуре функциональные группы с противоположными зарядами). Пироксикам, как и другие подобные соединения, имеет низкую водную растворимость и высокую проницаемость через клеточную мембрану. Поиск твердых форм на основе пироксикама с улучшенной кинетикой растворения до сих пор шел за счет перевода нейтральных молекул в цвиттер-ионную форму благодаря аморфизации. Это улучшало растворимость, но отрицательно сказывалось на проницаемости. Альтернативный путь повышения водной растворимости — получение со-кристаллов пироксикама с органическими кислотами, в которых пироксикам остается в виде нейтральных молекул, вызывает в последние годы очень большой интерес. Причем результаты, полученные для пироксикама, актуальны и значимы и для других оксикамов — мелоксикама, теноксикама, лорноксикама», — рассказала профессор кафедры химии твердого тела НГУ Елена Болдырева. 

В предыдущей работе, выполненной на кафедре химии твердого тела, на примере смешанных кристаллов пироксикама учеными был обнаружен необычный эффект: при ударной нагрузке со-кристалл пироксикама с янтарной кислотой образовывался из исходных компонентов, в то время как растирающая нагрузка, напротив, вызывала разложение со-кристалла на пироксикам и янтарную кислоту.

«Причины этого эффекта оставались неясными. В текущей опубликованной работе мы смогли найти способ управления данным процессом, используя распространенную коммерческую мельницу, совместив изменение режима механического воздействия с добавками малых количеств специально подобранных жидкостей», — пояснил старший преподаватель кафедры химии твердого тела НГУ Евгений Лосев.

«Для реализации механохимического воздействия с практически нулевой ударной нагрузкой, при прочих равных условиях эксперимента, с помощью 3D-печати была изготовлена ротационная мельница, специально спроектированная для использования в паре с контейнером коммерческой вибрационной мельницы Fritsch Pulverisette 23. Также мы адаптировали и применили редко используемый ранее метод оценки интенсивности ударного воздействия в закрытом контейнере мехактиватора, использующий анализ формы волны и звукового спектра, издаваемого мелющим телом при движении внутри контейнера аппарата», — рассказал студент кафедры химии твердого тела НГУ Артем Голомолзин.

Результаты исследования могут быть полезны в контроле и управлении механохимическими процессами получения фармацевтических со-кристаллов, а также способствуют фундаментальному пониманию факторов, влияющих на ход таких реакций.

Доклад научной команды опубликован в журнале RSC Mechanochemistry.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru