Ученые НГУ нашли способ изменять направление механохимических превращений с участием твердых лекарственных веществ

Результаты исследования особенностей механохимических превращений в системе «пироксикам — янтарная кислота» были опубликованы во флагманском международном журнале RSC Mechanochemistry (A. Golomolzin, E. A. Losev and E. Boldyreva. Unlocking the reversibility of the mechanochemical synthesis of a pharmaceutical cocrystal. RSC Mechanochem., 2026, DOI: 10.1039/D6MR00052E; доступна для скачивания в открытом доступе по ссылке). В основе публикации лежит часть бакалаврской работы студента кафедры химии твердого тела Факультета естественных наук Новосибирского государственного университета Артема Голомолзина, который защитил диплом с отличием в июне этого года. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 24-13-00140 «Механохимический синтез и механохимическая перекристаллизация в жидких средах: фундаментальные проблемы и практические приложения» (руководитель проекта доктор химических наук Фарит Уракаев).

Механохимия — область физической химии, рассматривающая процессы с участием твердых веществ, протекающие при приложении механической нагрузки. Использование данного подхода имеет ряд преимуществ, по сравнению с классическим синтезом в растворе: использование небольшого количества растворителей, увеличение скорости протекания процесса, увеличение выхода продукта превращения, возможность получения необычных, метастабильных фаз.

— Пироксикам является классическим представителем лекарственных соединений, которые могут существовать как в виде нейтральных молекул, так и в виде цвиттер-ионов (молекулярных ионов, которые в целом электрически нейтральны, но содержат во внутренней структуре функциональные группы с противоположными зарядами). Пироксикам, как и другие подобные соединения, имеет низкую водную растворимость и высокую проницаемость через клеточную мембрану. Поиск твердых форм на основе пироксикама с улучшенной кинетикой растворения до сих пор шел за счет перевода нейтральных молекул в цвиттер-ионную форму благодаря аморфизации. Это улучшало растворимость, но отрицательно сказывалось на проницаемости. Альтернативный путь повышения водной растворимости — получение со-кристаллов пироксикама с органическими кислотами, в которых пироксикам остается в виде нейтральных молекул, вызывает в последние годы очень большой интерес. Причем результаты, полученные для пироксикама, актуальны и значимы и для других оксикамов — мелоксикама, теноксикама, лорноксикама, — рассказала профессор кафедры химии твердого тела НГУ, доктор химических наук Елена Болдырева. 

В предыдущей работе, выполненной на кафедре химии твердого тела (I.A. Tumanov, A.F. Achkasov, S.A. Myz, E.V. Boldyreva, V.V. Boldyrev, 2014, Doklady Akademii Nauk, 2014, Vol. 457, No. 6, pp. 670–675), на примере смешанных кристаллов пироксикама учеными был обнаружен необычный эффект: при ударной нагрузке со-кристалл пироксикама с янтарной кислотой образовывался из исходных компонентов, в то время как растирающая нагрузка, напротив, вызывала разложение со-кристалла на пироксикам и янтарную кислоту.

— Причины этого эффекта оставались неясными. В текущей опубликованной работе мы смогли найти способ управления данным процессом, используя распространенную коммерческую мельницу, совместив изменение режима механического воздействия с добавками малых количеств специально подобранных жидкостей, — пояснил старший преподаватель кафедры химии твердого тела НГУ, кандидат химических наук Евгений Лосев.

При проведении своего исследования ученые применили различные подходы, способные как можно более прямо подтвердить или опровергнуть ранее выдвинутые гипотезы.

— Для реализации механохимического воздействия с практически нулевой ударной нагрузкой, при прочих равных условиях эксперимента, с помощью 3D-печати была изготовлена ротационная мельница, специально спроектированная для использования в паре с контейнером коммерческой вибрационной мельницы Fritsch Pulverisette 23. Также мы адаптировали и применили редко используемый ранее метод оценки интенсивности ударного воздействия в закрытом контейнере мехактиватора, использующий анализ формы волны и звукового спектра, издаваемого мелющим телом при движении внутри контейнера аппарата, — прокомментировал Артем Голомолзин.

Результаты проделанной работы могут быть полезны в будущем для контроля и управления механохимическими процессами получения фармацевтических со-кристаллов, а также фундаментального понимания факторов, влияющих на ход таких реакций.