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连续流化学技术提高药物发现与开发效率

2021-05-22 14:02:50

将新药推向市场的过程极具挑战性,需要花费大量预算和时间。对于制药公司而言,优化药物的发现和开发过程,在专利到期之前最大化药物的使用寿命非常重要。

药物发现与开发过程:数以万计的潜在新药经过严格的多阶段测试过程,生产出一种FDA批准的药物

药物发现与开发过程数以万计的潜在新药经过严格的多阶段测试过程,生产出一种FDA批准的药物

药物发现过程

药物发现通常从目标识别开始-选择涉及疾病状况的生化机制。然后,将对多达10,000个候选药物进行严格的筛选,以建立它们与药物靶标的相互作用。一旦确定了最初的“命中”(对目标具有活性的药物),将合成相似化合物的有针对性的化合物库合成,以优化与药物目标的相互作用;这是有机合成库的过程。

候选药物库的合成

为了测试的目的,许多类似化合物的合成通常被称为化合物库合成(有机合成库)或高通量化学。化合物库合成是快速探索分子化学空间,快速鉴定先导化合物的一项关键技术。

传统上,化合物库合成是使用传统的批处理方法在多个小烧瓶和小瓶中进行的。但是,随着流化学系统的出现,许多药物研究化学家转向连续流化学进行化合物库合成

使用连续流化学技术进行化合物库合成

由于流动化学可以为化学家提供好处-反应更快,选择性更高,易于规模放大-它是快速合成大量化合物库的极佳方法,并且已被所有顶级制药公司采用某种形式在世界上。一个流动化学反应器能够以最少的设置时间自动运行100项实验。

使用连续流化学技术进行化合物库合成

使用连续流化学技术进行化合物库合成

药物开发过程

即使在早期阶段,科学家也需要考虑最终产品以及如何将其提供给患者,以及将其开发和扩大到制造规模的容易程度。

在创建活性药物成分(API)中使用结晶

结晶早已用于化学合成中,既作为分离步骤又是纯化步骤,并且取决于所使用的条件将提供不同形状和大小的晶体。

控制形成的晶体的结构对于制药行业而言尤其重要,因为活性药物成分(API)的物理特性(形状,熔点,熔点等)在不同的晶体结构(称为多晶型物)之间会有所不同。例如,纳米晶体由于其增加的表面积与体积比而倾向于增加API的生物利用度。

产生的晶体的尺寸也会极大地影响块状化合物的物理性质:

· 小晶体–改善堆积密度/粉末流动性

·大晶体–克服了小颗粒的过滤困难

传统的结晶方法包括:由于易用性和可负担性,通常使用浊度探针监测溶剂蒸发,缓慢冷却和溶剂/蒸气扩散以及结晶过程。

声结晶在活性药物成分(API)开发中

由于多晶型物的控制,减少的成核时间,减少的亚稳区宽度(MSZW),减少的结块等等,声波结晶的受欢迎程度已超过传统的结晶方法。

近年来,监视结晶过程的其他方法(ATR-FTIR,FBRM等)由于其可提供的其他信息(如弦长,粒度分布,杂质的存在等)而受到关注。

反应量热法在药物开发中的应用

许多化学转化会释放能量(放热反应)或吸收能量(吸热反应),化学家在寻求扩大化学反应量以确保有足够的安全规程时需要特别注意这些因素。

在实验室规模上尽早发现不可扩展的反应,过程化学家可以选择可靠,安全和可扩展的途径开发候选药物,从而进一步节省开发过程的成本。

吸收,分布,代谢和排泄(ADME)

在进行任何体内试验之前,重要的是了解生物体内药物分子的吸收,分布,代谢和排泄(ADME)。

药物化合物进入人体后便开始分解,氧化还原酶促进了肝脏中大部分药物的代谢。母体分子被这些酶转化为称为代谢物的新分子。

研究人员需要研究母体分子和产生的任何代谢物的治疗特性。从母体分子合成代谢物非常困难,因为可能会发生竞争性副反应,从而限制了代谢物合成的有效性。

电化学已被证明是一种选择性氧化药物分子中关键功能基团的有效方法,使研究人员无需多步合成途径即可直接获得代谢产物。电化学模块可有效模拟人体肝脏,使化学家能够轻松测试其化合物在体内的分解方式。

电化学一直是传统上难以执行的化学,但是流化学的现代进步使反应变得更容易

利用电化学系统进行ADME测试

电化学模块为化学家提供了模仿人体肝脏并快速测试其化合物以查看其在人体中如何分解的能力。与传统的电化学技术相比,以连续流动的方式进行电化学提供了对反应条件的简单得多的控制,使药物发现和开发的化学家能够在更短的时间内以更高的准确性进行更多的实验。



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