Flaska med Pepto-Bismol magrelief. Kredit:Mathias Nero
Forskare vid Stockholms universitet har tillämpat avancerade elektronmikroskopitekniker för att äntligen avslöja strukturen hos den mycket använda och hundraåriga aktiva läkemedelsingrediensen vismutsubsalicylat. Upptäckten ger ett stort steg mot att förstå egenskaperna hos en av de mest kommersiellt betydelsefulla vismutföreningarna, och lyfter fram moderna metoder för att få insikt i länge använda farmaceutiska ingredienser. Resultaten publiceras idag i den vetenskapliga tidskriften Nature Communications .
Trots sin hundraåriga historia som ett etablerat antimikrobiellt och antiinflammatoriskt medel, särskilt effektivt vid behandling av illamående, diarré och orolig mage, har strukturen av vismutsubsalicylat hittills förblivit okänd.
"Jag minns när jag växte upp gav min mamma mig alltid Pepto-Bismol när jag hade orolig mage. Tydligen har över 10 miljarder doser konsumerats, vilket gör vismutsubsalicylat till den kommersiellt mest betydelsefulla vismutföreningen, som säljs runt om i världen som en vanlig över- receptdrogen och allmänt omtalad i popkulturen. Vi blev förvånade över att inse att det fanns en bristande förståelse för dess struktur på molekylär nivå", säger Ken Inge, forskare vid Institutionen för material- och miljökemi (MMK) vid Stockholms universitet. "Att förstå strukturerna hos farmaceutiska föreningar är avgörande för att förutsäga deras egenskaper."
Möjliga antibiotikaresistensbrytare
Användningen av vismut i farmaceutiska formuleringar kommer med flera potentiella fördelar. "En intressant aspekt av vismutföreningar är att nyare studier har visat att de kan vända antibiotikaresistens hos bakterier, vilket är ett mycket pressande ämne i dagens samhälle. Vismutens kemi och dess föreningar är fortfarande inte så väl förstådd, och så vi är intresserad av att undersöka den molekylära sammansättningen av dessa material", säger Ken Inge.
Avancerad mikroskopi avslöjade en struktur i störning
Vismutföreningen används som ett läroboksexempel på en oorganisk farmaceutisk förening, trots att dess struktur tidigare inte varit känd och därför ofta har beskrivits med en spekulativ struktur som ett enkelt metallkomplex. Genom att använda avancerad transmissionselektronmikroskopi kunde forskarna undersöka strukturen på molekylär nivå och till och med ta bilder av molekylerna.
Forskare vid Stockholms universitet har tillämpat avancerade elektronmikroskopitekniker för att äntligen avslöja strukturen hos den mycket använda och hundraåriga aktiva läkemedelsingrediensen vismutsubsalicylat. Kredit:Mathias Nero
– Genom att använda de avancerade mikroskopen vid Stockholms universitet är det möjligt att få bilder med atomär upplösning, vilket var en viktig del för att förstå den molekylära packningen i vismutsubsalicylatkristallerna, säger Tom Willhammar, forskarkollega vid Institutionen för material och miljö. Kemi. "Karakterisering av vismutsubsalicylat med traditionella metoder, såsom röntgendiffraktion, var inte tillräckligt för att avslöja den molekylära packningen på grund av dess tendens att bara bildas som mycket små kristaller. Vi fick också reda på att packningen innehåller inneboende defekter."
Analys av tredimensionella elektrondiffraktionsdata från kristaller av vismutsubsalicylat avslöjade en skiktad struktur som delvis var i oordning. "En detaljerad undersökning med högupplöst sveptransmissionselektronmikroskopi visade variationer i staplingen av skikten. Det är troligt att detta har hindrat strukturbestämningen på annat sätt", säger Tom Willhammar.
Nya material för att fånga upp föroreningar
Resultaten belyser möjligheten att använda moderna metoder för att få insikt i välkända och länge använda läkemedelssubstanser.
"Dessa moderna elektronkristallografitekniker ger en verktygslåda för strukturbestämning av aktiva farmaceutiska ingredienser och läkemedelsupptäckt", säger Erik Svensson Grape, doktorand vid Stockholms universitet.
Undersökningarna har inspirerat forskarna även inom andra forskningsområden.
"Det har gjort oss alla väldigt glada. Genom dessa undersökningar har vi inspirerats till att studera och utveckla nya material för en lång rad applikationer även bortom läkemedel, som t.ex. bindning av föroreningar", säger Erik Svensson Grape vid Stockholms universitet. + Utforska vidare
