Ибупрофен, известный каждому обезболивающий препарат, включенный в список важнейших лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения, обладает рядом существенных недостатков. Среди них – ограниченная растворимость в воде, низкая биодоступность и чувствительность к нагреванию. Эти факторы затрудняют его применение и снижают терапевтическую эффективность. Решением этих проблем может стать создание сокристаллов ибупрофена с никотинамидом, которые демонстрируют улучшенные физико-химические свойства и повышенную терапевтическую эффективность. Однако, для широкого внедрения этой перспективной фармацевтической формы необходимы экологически чистые и экономически эффективные методы ее производства.
Традиционные методы синтеза фармацевтических препаратов, основанные на растворителях, часто приводят к значительным выбросам углекислого газа и образованию химических отходов. В поисках более устойчивых альтернатив, ученые обратили внимание на механохимию – область, изучающую химические и механические процессы, инициируемые механическим воздействием. В рамках европейского проекта IMPACTIVE, направленного на повышение экологичности фармацевтического производства, исследователи продемонстрировали впечатляющие результаты в синтезе сокристаллов ибупрофена-никотинамида, используя неожиданно простое оборудование – барабанные мельницы.
Барабанные мельницы, широко применяемые в горнодобывающей и цементной промышленности, оказались эффективным инструментом для крупномасштабного механохимического синтеза. Принцип их работы заключается в вращении барабана, заполненного металлическими шарами. Удары и трение шаров обеспечивают механическую энергию, необходимую для инициирования химических реакций. Впервые барабанные мельницы были успешно использованы для производства килограммовых количеств сокристаллов ибупрофена-никотинамида, что стало значительным шагом вперед в области устойчивого фармацевтического производства.
Ян-Хендрик Шёбель, ведущий автор исследования, опубликованного в журнале RSC Mechanochemistry и сотрудник Института Макса Планка по исследованию угля (партнера проекта IMPACTIVE), подчеркивает важность разработки экологически чистых методов синтеза фармацевтических препаратов. Данное исследование развивает предыдущие успехи проекта IMPACTIVE, в рамках которого килограммовые количества тех же сокристаллов были получены с использованием промышленной эксцентриковой вибрационной мельницы. Однако, барабанные мельницы обладают рядом преимуществ, особенно при работе с большими объемами, предлагая большую производительность и лучшую энергоэффективность.
Ключевым моментом в успехе стало применение метода жидкостно-ассистированного измельчения (LAG) в барабанной мельнице. LAG предполагает добавление минимального количества растворителя для улучшения реакции. Этот подход значительно повысил эффективность и степень конверсии по сравнению с сухим помолом. Реакция в барабанной мельнице завершилась всего за 90 минут с рекордным выходом продукта в 99%, что превосходит показатели традиционных методов, основанных на растворителях.
Механохимический синтез в барабанных мельницах не только быстрее и эффективнее, но и требует значительно меньше растворителей, что существенно снижает экологическую нагрузку. Более того, сокристаллы, полученные механохимическим путем, отличаются высоким качеством и стабильностью. Вопрос возможного загрязнения металла из-за истирания мелющих тел был тщательно изучен, и результаты показали, что содержание металла остается минимальным и находится в пределах нормативных требований, установленных для фармацевтических препаратов. Низкое содержание металлических примесей является критически важным фактором для коммерциализации лекарственных средств, поскольку строгие нормы гарантируют безопасность потребителей.
Таким образом, данное исследование убедительно доказывает концепцию использования барабанных мельниц для промышленного масштабирования механохимического производства фармацевтических сокристаллов, на примере ибупрофена. Работа проекта IMPACTIVE представляет собой более экологичный подход к производству сокристаллов по сравнению с традиционными методами, основанными на растворителях. Механохимия, демонстрируя свою эффективность и экологичность, становится перспективной альтернативой энергозатратным и ресурсоемким традиционным методам, открывая новые горизонты для устойчивого развития фармацевтической промышленности.
Изображение носит иллюстративный характер
Традиционные методы синтеза фармацевтических препаратов, основанные на растворителях, часто приводят к значительным выбросам углекислого газа и образованию химических отходов. В поисках более устойчивых альтернатив, ученые обратили внимание на механохимию – область, изучающую химические и механические процессы, инициируемые механическим воздействием. В рамках европейского проекта IMPACTIVE, направленного на повышение экологичности фармацевтического производства, исследователи продемонстрировали впечатляющие результаты в синтезе сокристаллов ибупрофена-никотинамида, используя неожиданно простое оборудование – барабанные мельницы.
Барабанные мельницы, широко применяемые в горнодобывающей и цементной промышленности, оказались эффективным инструментом для крупномасштабного механохимического синтеза. Принцип их работы заключается в вращении барабана, заполненного металлическими шарами. Удары и трение шаров обеспечивают механическую энергию, необходимую для инициирования химических реакций. Впервые барабанные мельницы были успешно использованы для производства килограммовых количеств сокристаллов ибупрофена-никотинамида, что стало значительным шагом вперед в области устойчивого фармацевтического производства.
Ян-Хендрик Шёбель, ведущий автор исследования, опубликованного в журнале RSC Mechanochemistry и сотрудник Института Макса Планка по исследованию угля (партнера проекта IMPACTIVE), подчеркивает важность разработки экологически чистых методов синтеза фармацевтических препаратов. Данное исследование развивает предыдущие успехи проекта IMPACTIVE, в рамках которого килограммовые количества тех же сокристаллов были получены с использованием промышленной эксцентриковой вибрационной мельницы. Однако, барабанные мельницы обладают рядом преимуществ, особенно при работе с большими объемами, предлагая большую производительность и лучшую энергоэффективность.
Ключевым моментом в успехе стало применение метода жидкостно-ассистированного измельчения (LAG) в барабанной мельнице. LAG предполагает добавление минимального количества растворителя для улучшения реакции. Этот подход значительно повысил эффективность и степень конверсии по сравнению с сухим помолом. Реакция в барабанной мельнице завершилась всего за 90 минут с рекордным выходом продукта в 99%, что превосходит показатели традиционных методов, основанных на растворителях.
Механохимический синтез в барабанных мельницах не только быстрее и эффективнее, но и требует значительно меньше растворителей, что существенно снижает экологическую нагрузку. Более того, сокристаллы, полученные механохимическим путем, отличаются высоким качеством и стабильностью. Вопрос возможного загрязнения металла из-за истирания мелющих тел был тщательно изучен, и результаты показали, что содержание металла остается минимальным и находится в пределах нормативных требований, установленных для фармацевтических препаратов. Низкое содержание металлических примесей является критически важным фактором для коммерциализации лекарственных средств, поскольку строгие нормы гарантируют безопасность потребителей.
Таким образом, данное исследование убедительно доказывает концепцию использования барабанных мельниц для промышленного масштабирования механохимического производства фармацевтических сокристаллов, на примере ибупрофена. Работа проекта IMPACTIVE представляет собой более экологичный подход к производству сокристаллов по сравнению с традиционными методами, основанными на растворителях. Механохимия, демонстрируя свою эффективность и экологичность, становится перспективной альтернативой энергозатратным и ресурсоемким традиционным методам, открывая новые горизонты для устойчивого развития фармацевтической промышленности.
