Forskare har framgångsrikt utvecklat en ny teknik för att tillförlitligt odla kristaller av organiska lösliga molekyler från nanoskala droppar, frigör potentialen för påskyndad utveckling av nya läkemedel.

Kemiexperter från universiteten i Newcastle och Durham, arbetar i samarbete med SPT Labtech, har odlat de små kristallerna från inkapslade droppar i nanoskala. Deras innovativa metod, som involverar användningen av inerta oljor för att kontrollera avdunstningsförlusten av lösningsmedel, har potential att förbättra läkemedelsutvecklingen.

Även om kristallisering av organiska lösliga molekyler är en teknik som används av forskare över hela världen, förmågan att göra det med så små mängder analyt är banbrytande.

Genom att använda denna nya metod, kallad Encapsulated Nanodroplet Crystallisation (ENaCt), forskarna har visat att hundratals kristallisationsexperiment kan göras inom några minuter. Varje experiment involverar några mikrogram molekylär analyt löst i några nanoliter organiskt lösningsmedel och är automatiserat, möjliggör snabb uppsättning av hundratals unika experiment med lätthet. Koncentration av dessa experiment med nanodroppar resulterar i tillväxten av de önskade högkvalitativa enkelkristallerna som är lämpliga för modern röntgendiffraktionsanalys.

Publicerar sina resultat i tidskriften Chem , laget, ledd av Drs Michael Hall och Mike Probert, från Newcastle University, STORBRITANNIEN, framgångsrikt utvecklat ett nytt tillvägagångssätt för molekylär kristallisation som tillåter åtkomst, inom ett par dagar, till högkvalitativa enkristaller, medan den endast kräver några milligram analyt.

Långtgående inverkan

Dr Hall, universitetslektor i kemi, Newcastle University, sa:"Vi har utvecklat en kristalliseringsteknik i nanoskala för organiskt lösliga små molekyler, med hjälp av vätskehanteringsrobotik med hög genomströmning för att genomföra flera kristallisationsexperiment samtidigt med minimala provkrav och höga framgångsfrekvenser.

"Denna nya metod har potential att få långtgående genomslag inom molekylärvetenskap och utanför. Grundforskning kommer att dra nytta av mycket detaljerad karakterisering av nya molekyler, såsom naturprodukter eller komplexa syntetiska molekyler, genom röntgenkristallografi, medan utvecklingen av nya läkemedel inom läkemedelsindustrin kommer att påskyndas, genom snabb tillgång till karakteriserade kristallina former av nya aktiva farmaceutiska ingredienser."

Förstå dessa nya kristallina former, känd som polymorfer, är avgörande för en framgångsrik generering av nya läkemedel och läkemedel. Förmågan att snabbt och i stor skala undersöka dessa former, samtidigt som man minimerar mängden analyt som krävs, kan vara ett viktigt genombrott som möjliggörs av det nya ENaCT-protokollet.

Dr. Paul Thaw från SPT Labtech, tillade:"Att möjliggöra detta arbete för att utveckla en ny metod med hög genomströmning för enkristallröntgendiffraktion på myggor med Newcastle-teamet har varit ett nöje. Att ha förmågan att snabbt screena organiska lösliga små molekyler på mikrogramskalan kommer att ge värdefull insikt för både akademisk forskning och läkemedelsdesign och validering."

Dr Probert, universitetslektor i oorganisk kemi och chef för kristallografi, Newcastle University, kommenterade "...denna nya metod för kristallisering har förmågan att omvandla det vetenskapliga landskapet för analys av små molekyler, inte bara inom områdena för upptäckt och leverans av läkemedel utan också i den mer allmänna förståelsen av det kristallina fasta tillståndet."