استفاده از پراش الکترون سه بعدی برای تعیین ساختار لووستیریزین دی هیدروکلراید

برای داروسازی، دانستن ترکیب شیمیایی کافی نیست – هندسه مولکولی و ساختار کریستالی نیز نقش مهمی در فعالیت دارو دارند. با استفاده از روشی مبتنی بر پراش الکترون، اکنون برای یک تیم تحقیقاتی امکان تعیین ساختار لووستیریزین وجود دارد، همانطور که در مجله گزارش شده است. Angewandte Chemie. مزیت این روش این است که برخلاف کریستالوگرافی اشعه ایکس، کریستال های نانومقیاس کافی هستند.

علیرغم اینکه از نظر شیمیایی یکسان هستند، بسیاری از مواد دارویی ممکن است ساختارهای کریستالی متفاوتی داشته باشند یا با یک افزودنی کریستال تشکیل دهند. این می تواند به طور قابل توجهی بر خواص دارو مانند فراهمی زیستی، حلالیت، پایداری و قرص پذیری تأثیر بگذارد. تعیین‌های ساختاری به همین ترتیب در توسعه مواد دارویی جامد پیشرفته مهم هستند.

امروزه روش استاندارد و معمول برای تعیین ساختارهای سه بعدی مولکول های کریستالی و ماکرومولکول های بیولوژیکی با قدرت تفکیک اتمی، تجزیه و تحلیل ساختار پراش اشعه ایکس تک کریستالی (SCXRD) است. اتم های درون کریستال تابش اشعه ایکس را پراش می کنند و یک الگوی پراش را تشکیل می دهند که از روی آن می توان موقعیت تک تک اتم ها در ساختار کریستال را محاسبه کرد. این به تک بلورهای به اندازه کافی بزرگ و با پراش خوب نیاز دارد. با این حال، بسیاری از ترکیبات به سختی یا غیرممکن است که متبلور شوند. یک روش جایگزین، پراش اشعه ایکس پودری (PXRD) است که می تواند نمونه را به شکل پودر تجزیه و تحلیل کند. با این حال، تجزیه و تحلیل داده ها ساده نیست و اگر نمونه مخلوطی از چند فاز از ترکیبات یکسان یا متفاوت باشد، بسیار دشوار و اغلب مبهم است.

یک تکنیک جدیدتر پراش الکترون سه بعدی/ پراش میکرو کریستال (3D ED/MicroED) است. به جای اشعه ایکس، پرتوهای الکترونی از میکروسکوپ الکترونی پراش می شوند. از آنجایی که برهمکنش ماده با الکترون ها به طور قابل توجهی قوی تر از برهمکنش با پرتوهای ایکس است، بلورهای زیر میکرو تا نانومتری الگوهای پراش تولید می کنند که می تواند ارزیابی شود و تجزیه و تحلیل مستقیم اجزا در مخلوط های ریز کریستالی ممکن می شود.

تیمی به سرپرستی دورگا پراساد کاروتو و پانچه ناوموف از 3D ED/MicroED برای تعیین ساختار لووستیریزین دی هیدروکلراید استفاده کرده اند. لووستیریزین یک آنتی هیستامین خوراکی بدون نسخه است که برای درمان علائم آلرژی مانند تب یونجه و کهیر استفاده می شود. اگرچه استفاده گسترده ای از آن شده است، ساختار کریستالی آن ناشناخته مانده است زیرا هیچ کریستالی به اندازه کافی برای تجزیه و تحلیل کریستالوگرافی اشعه ایکس نمی تواند رشد کند. اخیراً ساختار این دارو با استفاده از پراش پرتو ایکس پودری و محاسبات کامپیوتری مورد بررسی قرار گرفت، اما عدم قطعیت و ابهام باقی ماند.

تیم دانشگاه نیویورک ابوظبی (امارات متحده عربی)، Rigaku Europe SE (Neu-Isenburg، آلمان) و دانشگاه نیویورک (نیویورک، ایالات متحده آمریکا) با کریستال هایی کار کردند که از آسیاب کردن قرص های تجاری موجود به دست می آمدند. علاوه بر تعیین ساختار کریستالی دارو، آنها توانستند از یک فرآیند ارزیابی ویژه (تصفیه دینامیکی) برای تعیین بدون ابهام پیکربندی مطلق (آرایش مکانی دقیق همه اتم‌های درون مولکول) لووستیریزین استفاده کنند.