Czy można przewidzieć przemianę polimorficzną mocznika indukowaną ciśnieniem? Optymalizacja parametrów periodycznych obliczeń DFT.

Fizyka Medyczna - Farmacja Fizyczna 2020

Polimorfizm to zjawisko występowania jednej substancji chemicznej w kilku formach krystalograficznych. Różnią się one właściwościami fizycznymi np. rozpuszczalnością. Dlatego polimorfizm ma kluczowe znaczenie w procesie produkcji stałych form leków (np. tabletek) gdyż wpływa na proces uwalniania w organizmie substancji leczniczej z postaci leku. Przemiany polimorficzne następują pod wpływem czynników zewnętrznych, takich jak ciśnienie, temperatura, rozpuszczalniki. Można je przewidywać m. in. za pomocą komputerowych metod modelowania molekularnego opartych na teorii funkcjonału gęstości (density functionals theory, DFT). Jednym z takich programów jest CASTEP. Celem niniejszej pracy była próba przewidzenia przejścia polimorficznego dla kryształu molekularnego mocznika, a tym samym optymalizacja parametrów obliczeń, które to umożliwiają. Forma I mocznika jest stabilna w warunkach normalnych (0 GPa) natomiast forma IV jest obserwowana pod ciśnieniem 3,10 GPa. Po zastosowaniu powszechnie wykorzystywanej w takich obliczeniach optymalizacji geometrii w warunkach 0 GPa dla formy IV uzyskano przejście polimorficzne do formy I (IV -> I), natomiast dla formy I w 3,10 GPa, wbrew oczekiwaniom, nie nastąpiła przemiana polimorficzna I -> IV. Dlatego w kolejnym kroku w warunkach izotermiczno-izobarycznych zostały przeprowadzone obliczenia opartej na teorii kwantowej dynamiki molekularnej (Molecular Dynamics, MD). W tym przypadku, wyniki były zbieżne z oczekiwaniami. Zgodnie z najlepszą wiedzą autorów, jest to pierwszy przypadek wykorzystania kwantowej MD do efektywnej symulacji przejścia polimorficznego. Wskazuje to możliwy dalszy kierunek rozwoju metod obliczeniowych w badaniach form krystalicznych substancji leczniczych.

Anna Mazurek

 Info

Date
25-09-2020 15:40
Duration
15 minut
Location