Zastosowanie metod DFT w przewidywaniu przejść fazowych kokryształ-sól.

Fizyka Medyczna - Farmacja Fizyczna 2022

Projektując leki w ciele stałym badacze poszukują ich najbardziej stabilnych form i o jak najlepszym profilu farmakokinetycznym. Zdecydowana większość kokryształów wykazuje wysoką rozpuszczalność, która jest głównym czynnikiem wpływającym na wyższą biodostępność takich leków, szczególnie biorąc pod uwagę klasyfikację BSC dla substancji przyjmowanych doustnie. Forma ta potrafi również być bardziej stabilna od popularnych na rynku form: soli, wolnych kwasów czy zasad. Pod wpływem zmian warunków środowiskowych kokryształy mogą przekształcać się w sole i odwrotnie. Taka przemiana może wpływać na zmianę właściwości fizykochemicznych, biologicznych, a w konsekwencji wpłynąć na farmakokinetykę leku. Według doniesień literaturowych kryształy pikrynianu 2-jodoaniliny występują w dwóch stabilnych formach polimorficznych. Po ogrzaniu dochodzi do przeniesienia protonu z grupy aminowej 2-jodoaniliny na zdeprotonowaną grupę hydroksylową tworząc kokryształ. Hipoteza ta jednak nie została potwierdzona. Dlatego celem badania było zweryfikowanie wspomnianej hipotezy przy użyciu metod in silico oraz próba przewidzenia przemiany sól-kokryształ, a także sprawdzenie wpływu temperatury na to zjawisko. Struktury krystaliczne obu polimorfów uzyskano z bazy struktur krystalicznych - The Cambridge Crystallographic Data Centre, formy kokryształów zostały przygotowane poprzez przeniesienie protonu, zgodnie z opisem literaturowym. Wszystkie formy zostały poddane obliczeniom na poziomie teorii funkcjonału gęstości (DFT), z wykorzystaniem programu CASTEP i DFTB+ . Pierwszym etapem była optymalizacja geometrii. Następnie w celu określenia wpływu temperatury przeprowadzono dynamikę molekularną. Dodatkowo wysymulowane zostały widma Vis oraz IR w celu porównania ich z widmami zarejestrowanymi eksperymentalnie. Uzyskane wyniki z obliczeń DFT wskazują na zgodne z danymi literaturowymi porównanie stabilności form pikrynianu 2-jodoaniliny. Wyniki symulacji kwantowej dynamiki molekularnej wskazują na znaczący udział czynnika temperaturowego na stabilność danej struktury krystalicznej. Metody DFT umożliwiają uzupełnienie oraz wyjaśnienie pochodzenia sygnałów widm IR uzyskanych eksperymentalnie. Metody modelowania molekularnego dla układów periodycznych pozwalają na porównanie stabilności struktur krystalicznych, zbadanie dynamiki protonu i dają możliwość przewidywania przemian fazowych.

Katarzyna Milcarz

 Info

Date
20-05-2022 14:15
Duration
15 minutes
Location