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Ingénierie des cristaux pour les innovations en médecine

Nous visons à appliquer l'ingénierie des cristaux à la conception, à la synthèse et à l'application d'approches innovantes en médecine. Nous nous concentrons sur le développement (i) de cocristaux pharmaceutiques et (ii) de cyclobutanes générés dans des cristaux en tant que médicaments à petites molécules et plates-formes pour la théranostique. Nous cherchons à définir des approches vertes de la médecine en utilisant la mécanochimie pour former des cocristaux et/ou pour effectuer des réactions à l'état solide afin de générer des CB en tant qu'ingrédients pharmaceutiques actifs (API). Cette recherche est menée en collaboration avec des professeurs de l'Institut de pharmacologie de Sherbrooke (IPS) et du Centre d'imagerie moléculaire de Sherbrooke (CIMS). Une grande majorité des produits pharmaceutiques commercialisés sont des solides, et environ 90 % de ces produits (par exemple les comprimés) contenant l'IPA se présentent sous une forme cristalline. L'industrie pharmaceutique elle-même est également la plus grande consommatrice de solvants organiques parmi les industries de fabrication de produits chimiques et la plus grande productrice de déchets. Par conséquent, l'introduction d'une approche de chimie verte dans l'industrie pharmaceutique est un domaine de grand intérêt.

Les cocristaux pharmaceutiques ont gagné en importance au cours de la dernière décennie. Ces solides possèdent un composant en tant qu'IPA et un composant partenaire en tant que second IPA (c'est-à-dire un cocristal de médicament) ou une molécule GRAS (généralement reconnue comme sûre par l'US-FDA). Les cocristaux permettent de créer de nouvelles combinaisons multi-médicaments sous la forme d'une phase cristalline unique et d'améliorer les propriétés (par exemple, la biodisponibilité et la stabilité). La FDA a également récemment reclassé les cocristaux pharmaceutiques en tant que "substances médicamenteuses", ce qui offre désormais des possibilités de protection de la propriété intellectuelle pour tous les cocristaux pharmaceutiques nouvellement formés. Parmi les exemples notables de cocristaux pharmaceutiques, on peut citer Entresto et Seglentis. Entresto est un cocristal composé de sacubitril et de valsartan pour le traitement de l'insuffisance cardiaque chronique, qui a été approuvé en 2015. Seglentis, un cocristal médicamenteux composé de chlorhydrate de tramadol et de célécoxib, a été approuvé en 2021 pour le soulagement de la douleur aiguë. Les cocristaux pharmaceutiques permettent également d'emprunter des voies vertes pour améliorer les médicaments, car la nécessité de créer de nouvelles classes d'IPA peut être contournée, ce qui permet d'éviter la production de déchets. L'utilisation de la mécanochimie (par exemple, le broyage sans solvant) pour former des cocristaux pharmaceutiques minimise également les besoins en solvant pour la cristallisation. Notre groupe vise à synthétiser des cyclobutanes à l'état solide pour de nouvelles applications en tant que théranostiques pour la santé de la prostate. Le théranostic consiste à combiner des techniques thérapeutiques et diagnostiques avec un agent pharmaceutique approprié. Un médicament radioactif associé à une plate-forme pharmaceutique identifie la présence de cellules prostatiques cancéreuses par imagerie (par exemple par TEP). La même plateforme est ensuite utilisée avec un second médicament radioactif pour administrer un traitement bien dosé afin de traiter les tumeurs principales et métastatiques.
Formule structurelle et structure cristalline aux rayons X d'Entresto. Les ions sodium sont représentés sous forme polyédrique dans la structure cristalline présentée et les molécules d'eau non coordonnées ont été supprimées. Les coordonnées atomiques de la structure cristalline ont été extraites de la Cambridge Structural Database, REFCODE : NAQLAU. Image de la structure cristalline générée avec VESTA (J. Appl. Cryst. 2011, 44, 1272-1276)

Les cocristaux pharmaceutiques ont gagné en importance au cours de la dernière décennie. Ces solides possèdent un composant en tant qu'IPA et un composant partenaire en tant que second IPA (c'est-à-dire un cocristal de médicament) ou une molécule GRAS (généralement reconnue comme sûre par l'US-FDA). Les cocristaux permettent de créer de nouvelles combinaisons multi-médicaments sous la forme d'une phase cristalline unique et d'améliorer les propriétés (par exemple, la biodisponibilité et la stabilité).

La FDA a également récemment reclassé les cocristaux pharmaceutiques en tant que « substances médicamenteuses », ce qui offre désormais des possibilités de protection de la propriété intellectuelle pour tous les cocristaux pharmaceutiques nouvellement formés. Parmi les exemples notables de cocristaux pharmaceutiques, on peut citer Entresto et Seglentis. Entresto est un cocristal composé de sacubitril et de valsartan pour le traitement de l'insuffisance cardiaque chronique, qui a été approuvé en 2015. Seglentis, un cocristal médicamenteux composé de chlorhydrate de tramadol et de célécoxib, a été approuvé en 2021 pour le soulagement de la douleur aiguë. Les cocristaux pharmaceutiques permettent également d'emprunter des voies vertes pour améliorer les médicaments, car la nécessité de créer de nouvelles classes d'IPA peut être contournée, ce qui permet d'éviter la production de déchets. L'utilisation de la mécanochimie (par exemple, le broyage sans solvant) pour former des cocristaux pharmaceutiques minimise également les besoins en solvant pour la cristallisation.

Notre groupe vise à synthétiser des cyclobutanes à l'état solide pour de nouvelles applications en tant que théranostiques pour la santé de la prostate. Le théranostic consiste à combiner des techniques thérapeutiques et diagnostiques avec un agent pharmaceutique approprié. Un médicament radioactif associé à une plate-forme pharmaceutique identifie la présence de cellules prostatiques cancéreuses par imagerie (par exemple par TEP). La même plateforme est ensuite utilisée avec un second médicament radioactif pour administrer un traitement bien dosé afin de traiter les tumeurs principales et métastatiques.