Desenho racional, obtenção e caracterização físico-química de sólidos multicomponentes da Nevirapina utilizando a química supramolecular e a optimização de ferramentas estatísticas do Cambridge Crystallographic Data Centre para a seleção de coformadores

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Costa, Rogeria Nunes [UNIFESP]
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UNIFESP
Texto Completo: https://repositorio.unifesp.br/handle/11600/60921
Resumo: Na área farmacêutica, é comum o desenvolvimento de modificações cristalinas de um fármaco visando a melhoria de suas propriedades físico-químicas. Dentre as possíveis modificações cristalinas está a obtenção de sistemas multicomponentes a partir da inserção de moléculas coformadoras na estrutura cristalina do fármaco (cocristais, sais e solvatos) ou a partir da interação com outros sólidos cristalinos (sistemas eutéticos). Entretanto, esse é um processo de tempo e custo financeiro elevados, já que há um número grande de moléculas coformadoras possíveis, além de diferentes métodos de cristalização. Torna-se necessário uma estratégia para auxiliar cientistas no processo de obtenção de formas multicomponentes de uma molécula-alvo através da racionalização da escolha dos coformadores, com um menor consumo de materiais e outros custos, como o descarte final dos resíduos tóxicos. Neste trabalho é proposto o desenvolvimento e validação de uma estratégia racional para o desenho de modificações cristalinas e seleção de coformadores, através da utilização de conhecimento baseado na química supramolecular e no uso de ferramentas estatísticas desenvolvidas pelo Cambridge Crystallographic Data Centre (CCDC), para preparar e caracterizar sólidos multicomponentes de um fármaco. A Nevirapina (NVP), um fármaco antirretroviral de baixa solubilidade, foi selecionado para esse estudo. As ferramentas H-bond propensity (HBP), coordination values (CV) e molecular complementarity (MC), todas desenvolvidas pelo CCDC, foram optimizadas e combinadas a fim de avaliar as possíveis interações e prever a complementariedade da NVP com uma série de moléculas farmaceuticamente aceitáveis. A validação do método de predição ocorreu com a preparação de sólidos multicomponentes da NVP através de diferentes técnicas de cristalização. Novos sistemas multicomponentes da NVP foram obtidas – seis solvatos, quatro cocristais e dois sistemas eutéticos – e caracterizadas através de diferentes técnicas do estado sólido – DRX em mono e policristais, com fontes de radiação convencionais e síncrotron; técnicas térmicas (DSC e termogravimetria); microscopia óptica; espectroscopias de IR, RAMAN e RMN no estado sólido; e estudos de dissolução. O novo método, SFIMP, desenvolvido para a seleção de coformadores, apresentou melhorias frente ao que está disponível atualmente na base de dados CCDC para a análise e predição de formas multicomponentes. O método SFIMP também pode ser aplicado a outras moléculas para avaliar a possível formação de sistemas multicomponentes. Por fim, este trabalho, tanto da perspectiva do desenvolvimento de novas metodologias, como da obtenção de novas formas multicomponentes, pretende ser uma contribuição ao progresso científico e de saúde pública, combinado com a atenção ao meio ambiente.
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Dentre as possíveis modificações cristalinas está a obtenção de sistemas multicomponentes a partir da inserção de moléculas coformadoras na estrutura cristalina do fármaco (cocristais, sais e solvatos) ou a partir da interação com outros sólidos cristalinos (sistemas eutéticos). Entretanto, esse é um processo de tempo e custo financeiro elevados, já que há um número grande de moléculas coformadoras possíveis, além de diferentes métodos de cristalização. Torna-se necessário uma estratégia para auxiliar cientistas no processo de obtenção de formas multicomponentes de uma molécula-alvo através da racionalização da escolha dos coformadores, com um menor consumo de materiais e outros custos, como o descarte final dos resíduos tóxicos. Neste trabalho é proposto o desenvolvimento e validação de uma estratégia racional para o desenho de modificações cristalinas e seleção de coformadores, através da utilização de conhecimento baseado na química supramolecular e no uso de ferramentas estatísticas desenvolvidas pelo Cambridge Crystallographic Data Centre (CCDC), para preparar e caracterizar sólidos multicomponentes de um fármaco. A Nevirapina (NVP), um fármaco antirretroviral de baixa solubilidade, foi selecionado para esse estudo. As ferramentas H-bond propensity (HBP), coordination values (CV) e molecular complementarity (MC), todas desenvolvidas pelo CCDC, foram optimizadas e combinadas a fim de avaliar as possíveis interações e prever a complementariedade da NVP com uma série de moléculas farmaceuticamente aceitáveis. A validação do método de predição ocorreu com a preparação de sólidos multicomponentes da NVP através de diferentes técnicas de cristalização. Novos sistemas multicomponentes da NVP foram obtidas – seis solvatos, quatro cocristais e dois sistemas eutéticos – e caracterizadas através de diferentes técnicas do estado sólido – DRX em mono e policristais, com fontes de radiação convencionais e síncrotron; técnicas térmicas (DSC e termogravimetria); microscopia óptica; espectroscopias de IR, RAMAN e RMN no estado sólido; e estudos de dissolução. O novo método, SFIMP, desenvolvido para a seleção de coformadores, apresentou melhorias frente ao que está disponível atualmente na base de dados CCDC para a análise e predição de formas multicomponentes. O método SFIMP também pode ser aplicado a outras moléculas para avaliar a possível formação de sistemas multicomponentes. Por fim, este trabalho, tanto da perspectiva do desenvolvimento de novas metodologias, como da obtenção de novas formas multicomponentes, pretende ser uma contribuição ao progresso científico e de saúde pública, combinado com a atenção ao meio ambiente.In the pharmaceutical area, it is common screening studies for the development of crystalline modifications of a drug aiming to improve its physicochemical properties. Among all possible crystalline modifications, it is the obtention of multicomponent systems from the inclusion of other molecules in the drug crystalline structure (cocrystals, salts, and solvates) or the interaction with other crystalline solids (eutectic systems). However, the screening of multicomponent forms could be expensive in terms of time and money, since there is a high number of possible co-former molecules and methodologies that can be employed. Thus, it is necessary a strategy to help scientists in the screening of new multicomponent forms of a target-molecule through the rationalization of co-former selection, associated with lower consumption of materials and other costs, such as the final disposal of toxic waste. In this work, it is proposed the development and validation of a rational strategy to design crystalline modifications and to select co-formers through knowledge-based on supramolecular chemistry, and in the use of statistical tools from the Cambridge Crystallographic Data Centre (CCDC), to prepare and characterized multicomponent solids of a drug. Nevirapine (NVP), an antiretroviral drug that exhibits low-aqueous solubility, was selected for this study. The validation of the prediction method occurred with the preparation of NVP multicomponent solids through different crystallization techniques. New multicomponent systems of NVP were obtained – six solvates, four co-crystals, and two eutectic systems – and characterized trough different solid-state techniques – single and powder XRD using conventional and synchrotron radiation sources; thermal techniques (DSC and thermogravimetry); optical microscopy; IR, RAMAN, and solid-state NMR spectroscopies; and dissolution studies. The new method, SFIMP, developed for co-former selection, showed improvements compared to what is currently available in the CCDC database for the analysis and prediction of multicomponent forms. The SFIMP method can also be applied to other molecules to assess the possibility of formation of multicomponent systems. Finally, this work, both from the perspective of developing new methodologies and obtaining new multicomponent forms, aims to be a contribution to scientific progress and publich health, combined with attention to the environment.OutraCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Código de Financiamento 001Consejo Superior de Investigaciones Científicas - ICOOPA2015 - COOPA20094CAPES/MINCYT - processo 99999.000560/2016-02Red de Cristalografía y Cristalización “Factoría de Cristalización” - FIS2015-71928-REDC, MCIUCambridge Crystallographic Data Centre (CCDC)Universidade Federal de São PauloCuffini, Silvia Lucia [UNIFESP]Infantes San Mateo, Lourdeshttps://orcid.org/0000-0001-6932-4212http://lattes.cnpq.br/1508800998903956http://lattes.cnpq.br/4995534746301413Costa, Rogeria Nunes [UNIFESP]2021-04-22T11:59:06Z2021-04-22T11:59:06Z2021-02-26info:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion351 f.application/pdfCOSTA, Rogeria Nunes. Desenho racional, obtenção e caracterização físico-química de sólidos multicomponentes da Nevirapina utilizando a química supramolecular e a optimização de ferramentas estatísticas do Cambridge Crystallographic Data Centre para a seleção de coformadores. 2021. 351 f. Tese (Doutorado em Ciência de Materiais) - Instituto de Ciência e Tecnologia, Universidade Federal de São Paulo, São José dos Campos, 2021.https://repositorio.unifesp.br/handle/11600/60921porSão José dos Campos, SPinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UNIFESPinstname:Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)instacron:UNIFESP2024-08-03T11:07:52Zoai:repositorio.unifesp.br/:11600/60921Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.unifesp.br/oai/requestbiblioteca.csp@unifesp.bropendoar:34652024-08-03T11:07:52Repositório Institucional da UNIFESP - Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)false
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