药物开发者如何用更少的材料进行更多的实验
由于需要治疗病情日益复杂的老龄化人口，对创新药品的需求正在增长。然而，持续的供应链中断意味着药物开发人员可能只能获得少量的化合物，这限制了他们的工作。
在这里卡门·古格塔医生固态研究技术提供商Technobis结晶系统公司的全球业务发展和营销主管，探讨了药物开发人员如何使用多功能分析设备用少量材料进行更先进的实验。
根据Statista的数据，2021年在药品上的支出约为1.42万亿美元，高于2010年的8870亿美元。到2026年，由于人口老龄化以及治疗罕见和特殊疾病的新药需求，这一数字将增加到近1.8万亿美元。
然而，由于疫情和乌克兰战争加剧了供应中断，制药公司仍难以获得活性药物成分(api)。为了确保患者得到药物，保证他们得到最好的护理，实验室采取“用更少的钱做更多的事”的结晶方法是至关重要的。
药物配方中的结晶化学
对于药物配方，结晶是生产具有特殊设计的物理、结构和化学特征的原料药的有效方法，这些原料药具有最佳的整体药物性能。为了达到这一目的，实验室工作人员必须进行多次结晶、多态和溶解度筛选。
这包括蒸发和冷却结晶。结晶方法的选择取决于所涉及化合物的具体行为和所需的产品特性。然而，早期药物开发的主要问题是原料药本身的可用性。
一个合成化学家所能生产的API量不超过500毫克。因此，在药物开发的下一阶段，科学家们面临着用非常少量的材料进行多次实验和分析的挑战。
在保存研究材料至关重要的时候，制药公司发现自己难以进行生产高质量原料药所需的大量实验。这正是万能分析设备(如Technobis的CrystalBreeder)对全球实验室产生影响的时候。
通过使用CrystalBreeder，科学家可以进行足够的结晶实验，并且仍然有足够的材料进行溶解度和药代动力学分析。例如，他们可以在0.06-0.10 mL的工作容量下进行多达32个平行实验。这是至关重要的，因为实验室从这一小部分中收集到的信息越多，他们就能越快地将药物推向市场。
用更少的材料做更多的实验
与传统解决方案相比，CrystalBreeder的工作体积要小得多。以前，进行完整的结晶筛选需要多达1克的API，而CrystalBreeder只需100毫克。
这意味着实验室可以使用相同数量的材料进行更先进的实验，或者在样本有限的情况下，他们可以收集尽可能多的数据，同时保留更多的样本。
例如，除了冷却和蒸发结晶外，实验室还可以从单台台式仪器中受益，这些仪器可以用低至1毫克的材料进行浆液实验、热循环、蒸汽扩散和升华。这些是更先进的工艺，包括仔细控制真空压力、温度和顶部搅拌速度，以获得x射线质量的单晶，用于API的结构测定。
溶解度数据对于药物开发早期阶段的决策至关重要。例如，如果一种口服药物的可溶性不够，它可能无法被血液吸收到作用部位。相反，它在胃肠道中被消化。因此，用粒子工程改变物理化学性质必须在发现阶段尽早进行。
CrystalBreeder带有额外的蒸汽扩散和蒸发结晶模块，可以轻松地进行受控结晶筛选，在几天内生长单晶。Technobis的客户此前曾报告称，传统方法可能需要数周时间。因此，除了多功能外，CrystalBreeder将减少药物进入市场所需的时间。
多才多艺是关键
CrystalBreeder是一种紧凑的多反应器，实验室工作人员可以使用自动化计算机软件控制8个一次性块反应器的温度、采样率和搅拌速度。
为了便于使用，工作人员可以设置预定义的温度分布，真空压力和搅拌速度(使用软件)的可重复性和控制。此外，反应器小瓶的形状模仿了传统的核磁共振管，这是生长晶体的理想容器。
随着制药公司在短时间内使用更少的资源提供药物的压力越来越大，也许是时候利用多功能分析设备了。这并不需要对整个实验室进行昂贵的检修，只需在自动化台式仪器上进行经济有效的投资，就可以用少量的材料进行更高级的实验。
