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药物共晶被定义为多组分晶体,其由一种药物活性成分(Active pharmaceutical ingredient,API)与另一种或多种固体组分(在预设实验条件下)以设定的化学计量比,通过非共价相互作用保持在一起。这种由非共价键作用可以在不影响固有的生物活性以及API的相应药理活性引起药物分子的前提下改变分子内部结构而有效地改善相关的物理化学性质和最终临床性能。因此,通过检测手段来获得高精度的分子结构信息是至关重要的。传统的检测技术无法提供高分辨率的分子结构指纹图谱,而太赫兹时域光谱技术(Terahertz Time Domain Spectroscopy,THz-TDS)和拉曼光谱技术(Raman Spectroscopy)可以以指纹光谱图表征分子层面的微观结构变化。论文的主要研究内容如下:
(1)阿德福韦(Adefovir,AD)是一种常用的耐药率低的抗乙肝病毒药物,阿德福韦酯为其在临床应用上常见形式。但这种药物对人体的肾有一定的副作用,且低水溶性影响人体对其的充分吸收。通过溶液蒸发结晶的方法制备得到AD和2,6-吡啶二羧酸(Dipicolinic acid,DPA)的共晶形式能有效改善这些缺陷。为了确定AD,DPA参与氢键结合的位点而得到药物共晶准确微观分子结构,采用两种振动光谱技术,THz-TDS和拉曼光谱技术(Raman Spectroscopy)得到原料药和共晶体的指纹光谱效应图。设计共晶体可能存在的理论分子结构图,通过Gaussian09W软件的密度泛函理论(Density functional theory,DFT)进行模拟计算振动模式信息,并将实验的光谱结果与理论模拟计算信息对比,确定AD-DPA共晶的分子结构形式,与X.M.Zhang小组报道的结构相同。
(2)振动光谱可以很好的表征分子结构的细微变化,在新药物的开发过程中必定伴随药物分子的结构变化,通过振动光谱来量化分子结构变化的过程对药物开发具有重要意义。本文将借助THz和Raman光谱,在定性的基础上,通过控制药物晶体制备条件定量探究药物分子的合成过程。本文采用典型抗乙肝病毒药物拉米夫定(Lamivudine,LAM)作为研究对象,利用液体辅助研磨的方法制备得到LAM与茶碱(Theophylline,THP)的二元共晶。在得到共晶体分子结构的定性结果的基础上,对共晶制备的液体辅助研磨过程进行THz和Raman光谱的离线检测,得到在研磨时间不断增加的过程中THz和Raman光谱图中特征峰强度和位置的变化情况,确定当药物共晶完全合成时所需的研磨时间,为制药行业实现生产条件控制和提高制药效率提供理论指导。
(3)三元共晶是近年来涌现的一种新型晶体形式,相较于二元共晶,它的合成需要三种不同组分分子通过分子间作用力(范德华力,氢键等)来实现,决定了其更高的制备要求。同时三元共晶拥有更加复杂的分子结构,在一定程度上解释了它的理化性质优于二元共晶。对于三元药物共晶来说,它能再更好地解决两种药物联用时产生的问题且一定程度上弱化药物的副作用可能对人体带来的不利影响,表现出明显的优势。为了探究振动光谱技术在三元共晶微观结构检测方面的应用,通过液体辅助研磨的方法得到抗乙肝病毒药物LAM与齐多夫定(Zidovudine,AZT)以及水(H2O)的三元共晶,通过THz和Raman光谱对三元共晶样品进行检测分析得到相应指纹谱,验证了得到的为稳定三元共晶结构而非LAM-ATZ的水合物。结合DFT计算共晶体的两种理论分子结构,得到三元共晶的准确分子间氢键结合形式确定了其分子结构与Roy小组报道的FormⅠ相同。通对结构复杂的三元药物共晶表征说明THz和Raman振动光谱检测技术是一种应用范围广泛而且高效准确的表征技术,在分子结构表征领域有很好的应用前景。
(1)阿德福韦(Adefovir,AD)是一种常用的耐药率低的抗乙肝病毒药物,阿德福韦酯为其在临床应用上常见形式。但这种药物对人体的肾有一定的副作用,且低水溶性影响人体对其的充分吸收。通过溶液蒸发结晶的方法制备得到AD和2,6-吡啶二羧酸(Dipicolinic acid,DPA)的共晶形式能有效改善这些缺陷。为了确定AD,DPA参与氢键结合的位点而得到药物共晶准确微观分子结构,采用两种振动光谱技术,THz-TDS和拉曼光谱技术(Raman Spectroscopy)得到原料药和共晶体的指纹光谱效应图。设计共晶体可能存在的理论分子结构图,通过Gaussian09W软件的密度泛函理论(Density functional theory,DFT)进行模拟计算振动模式信息,并将实验的光谱结果与理论模拟计算信息对比,确定AD-DPA共晶的分子结构形式,与X.M.Zhang小组报道的结构相同。
(2)振动光谱可以很好的表征分子结构的细微变化,在新药物的开发过程中必定伴随药物分子的结构变化,通过振动光谱来量化分子结构变化的过程对药物开发具有重要意义。本文将借助THz和Raman光谱,在定性的基础上,通过控制药物晶体制备条件定量探究药物分子的合成过程。本文采用典型抗乙肝病毒药物拉米夫定(Lamivudine,LAM)作为研究对象,利用液体辅助研磨的方法制备得到LAM与茶碱(Theophylline,THP)的二元共晶。在得到共晶体分子结构的定性结果的基础上,对共晶制备的液体辅助研磨过程进行THz和Raman光谱的离线检测,得到在研磨时间不断增加的过程中THz和Raman光谱图中特征峰强度和位置的变化情况,确定当药物共晶完全合成时所需的研磨时间,为制药行业实现生产条件控制和提高制药效率提供理论指导。
(3)三元共晶是近年来涌现的一种新型晶体形式,相较于二元共晶,它的合成需要三种不同组分分子通过分子间作用力(范德华力,氢键等)来实现,决定了其更高的制备要求。同时三元共晶拥有更加复杂的分子结构,在一定程度上解释了它的理化性质优于二元共晶。对于三元药物共晶来说,它能再更好地解决两种药物联用时产生的问题且一定程度上弱化药物的副作用可能对人体带来的不利影响,表现出明显的优势。为了探究振动光谱技术在三元共晶微观结构检测方面的应用,通过液体辅助研磨的方法得到抗乙肝病毒药物LAM与齐多夫定(Zidovudine,AZT)以及水(H2O)的三元共晶,通过THz和Raman光谱对三元共晶样品进行检测分析得到相应指纹谱,验证了得到的为稳定三元共晶结构而非LAM-ATZ的水合物。结合DFT计算共晶体的两种理论分子结构,得到三元共晶的准确分子间氢键结合形式确定了其分子结构与Roy小组报道的FormⅠ相同。通对结构复杂的三元药物共晶表征说明THz和Raman振动光谱检测技术是一种应用范围广泛而且高效准确的表征技术,在分子结构表征领域有很好的应用前景。