Изследване на полиморфизма с помощта на DSC

От химична гледна точка диамантите са изградени само от въглерод. Явлението, че химичните елементи могат да се срещат в различни форми в рамките на една и съща фаза, т.е. в различни структурни модификации, се нарича алотропия. Поради връзката между кристалната модификация и температурата на топене диференциалната сканираща калориметрия (ДСК) е идеално подходяща за разграничаване на различните полиморфни форми. По-общ термин за химичните съединения е полиморфизъм.

"Diamonds are a girl´s best friend" (Диамантите са най-добрият приятел на момичето) е известна музикална и филмова песен (още от филма "Джентълмените предпочитат блондинки" с Мерилин Монро), която е насочена към скъпоценността на диамантите, въпреки че от химическа гледна точка диамантите са просто от въглерод. Феноменът, при който химичните елементи могат да се срещат в различни форми в рамките на една и съща фаза, т.е. в различни структурни модификации, се нарича алотропия. По-общ термин за химичните съединения е полиморфизъм. Той означава способността на даден твърд материал да съществува в повече от една форма или кристална структура. Пряко свързани с кристалната форма са множество свойства на материала, като например (1)

Стабилност (напр. срок на годност, утаяване от разтвор)
Разтворимост и бионаличност
Механично поведение (напр. при компресиране на таблетки) или
Физико-химични характеристики (напр. хигроскопичност, скорост на разтваряне, плътност, температура на топене)

Поради връзката между кристалната модификация и температурата на топене диференциалната сканираща калориметрия (ДСК) е идеално подходяща за разграничаване на различните полиморфни форми.

Монотропия и енантиотропия

Чрез промяна на температурата може да се случи така, че полиморфните форми (или модификации) да се превърнат една в друга. Ако тази трансформация се извършва само в една посока, говорим за монотропия. Ако обаче трансформацията е обратима, терминът е енантиотропия. Такива фазови трансформации често могат да се изследват и чрез DSC.

Близък план на сини вирусни частици, илюстриращ структурата на вируса за образователни цели в медицински и научен контекст.

Историята на ритонавира - или защо е важно да се прави скрининг на полиморфите

Възможните сериозни последици от подобна промяна на модификацията показва примерът с ритонавира много ярко (въз основа на литературните източници (2) до (4)). Ритонавир (антиретровирусно лекарство) влиза в медицинска употреба през 1996 г. и първоначално се продава като обикновена капсула за перорален прием. По това време единствената съществуваща модификация е тази, която днес се нарича форма I. През 1998 г. обаче се появява друга модификация, форма II, която се отличава с по-лоша разтворимост и следователно има много по-нисък терапевтичен ефект. За съжаление, тази форма II е термодинамично по-стабилна и така дори следи от форма II катализират трансформацията на биологично активната от I във форма II с много по-ниска бионаличност. Краят на историята беше, че капсулната формация трябваше да бъде изтеглена от пазара. Решението беше преработен състав (таблетка), който получи одобрение от FDA през 2000 г. Повече информация за полиморфизма можете да намерите тук. Литература: (1) F. Bauer, Polymorphism - A Critical Consideration in Pharmaceutical Development, Manufacturing, and Stability (Полиморфизмът - критично съображение при разработката, производството и стабилността на фармацевтични продукти), Journal of Validation Technology, 2008 (2) https://flexikon.doccheck.com/de/Polymorphie_(Chemie) (3) F. Bauer et al. (2001), "Ritonavir: An Extraordinary Example of Conformational Polymorphism" (Изключителен пример за конформационен полиморфизъм). Фармацевтични изследвания. 18 (6): 859-866 (4) https://en.wikipedia.org/wiki/Ritonavir