科学家开发出一种新型装置来筛选先进的结晶材料

伊利诺伊大学芝加哥分校和AbbVie公司的研究人员开发出一种新型装置，可以帮助科学家和制药公司更有效地筛选和测试药物活性药物成分(API)的形成。

Meenesh R.辛格，助理教授与UIC的化学工程系，与UIC研究生帕里亚Coliaie和艾伯维科学家马尼什S.科尔卡和Nandkishor K. Nere的同时开发受控微结晶装置，以提高筛选过程是药厂用来识别最稳定的API结晶形式，并扩大稳定形式的结晶。

这项名为“连续流动，良好混合，微流体结晶装置，用于筛选多晶型，形态和控制过饱和的结晶动力学”的研究成果发表在皇家化学学会的同行评审期刊“ 芯片实验室”上。

Singh提到了英国卫生经济办公室的一份报告，该报告指出，在确定一种分子被用于治疗某种疾病后，目前需要大约10年和数十亿美元才能将新药推向市场。这十年的很大一部分投入到过程开发，以及正在进行的临床试验中，科学家们筛选API的不同多态形式，并开发稳健的工艺来制造具有可接受物理特性的稳定形式，将其转化为药丸或片剂。

该行业目前使用微量滴定板和基于液滴的微流体装置来筛选这些不同的形式，但Singh指出这些装置由于过饱和的耗尽而遇到问题，过饱和是过度结晶的驱动因素。他解释说，当成核过程发生并且晶体在微量滴定板中生长时，它们消耗了API的初始供应，导致过饱和度耗尽并使筛选结果偏差。从微量滴定板获得的API的多态性景观的不完全理解在公司转向扩大规模和技术转移以在称为结晶器和后续工艺设备(例如过滤器和干燥器)的较大容器中制造API时具有巨大风险。

为了解决这个问题，研究人员创造了一种连续流动，混合良好的微流体装置，称为旋风混合器，由带有多个入口的小阀门组成，这些阀门一起工作以在装置中产生涡流，以确保溶液充分混合并保持过饱和度通过继续为设备提供API解决方案来保持不变。API晶体在旋风混合器中捕获，并且在创建足够的API后设备自动关闭。

“我们所做的是开发一种模拟工业结晶器条件的筛选设备，”Coliaie说。“目前市场上的大多数设备都看到过饱和度下降的时间可能无法提供完整的水晶形态景观。”

Kelkar指出，该设备易于使用商用3D打印机制造。“一台3-D印刷设备只需几美分，这为我们提供了很大的灵活性，可以在设计上做出改变，筛选出结晶原料药的盐，水合物和溶剂化物。”

正如他们的研究论文所述，研究人员测试了该装置以筛选其衍生物为抗炎药物的邻氨基苯甲酸。该装置还可用于以比现有的更一致和稳定的方式筛选农业化学品，半导体，催化剂和其他行业的其他特种化学品。

Singh补充说，新设备还可以帮助制药公司从批量生产转向连续生产，FDA希望以更低的成本促进强大的API生产的进步。Nere指出，该设备本身实际上是一个连续制造模型的迷你原型，并允许公司准确了解他们的API在这些条件下将如何结晶。

“API流程开发和制造所需的时间和金钱是巨大的。优质API的强大制造对于及时向患者提供药物至关重要，”Nere说。

“我们开发了一种新型微流体装置，可以在受控条件下快速自动筛选各种形式的API，从而提高制造工艺开发的效率，”Singh补充道。