Azithromycin Salt/Cocrystal with Glycine and Acetamide for Superior Drug Performance: Experimental, Characterization and DFT Study

غالبًا ما تواجه الأدوية عقبة خفية قبل أن تتمكن من علاج المريض، وهي: الرحلة من الحبة إلى مجرى الدم. فلكي يعمل الدواء، يجب أن يذوب أولاً في البيئة المائية للجسم. وإذا ذاب الدواء ببطء شدมาก أو لم يذب على الإطلاق، فلن يتمكن من الوصول إلى العدوى التي وُجد لمحاربتها، بغض النظر عن مدى قوة تركيبته الكيميائية. هذه مشكلة شائعة للعديد من المضادات الحيوية، بما في ذلك أحد الأدوية واسعة الاستخدام وهو "أزيثرومايسين". وبينما يعد هذا الدواء فعالاً ضد مجموعة واسعة من العدوى البكتيرية، إلا أنه يعاني في الذوبان بسرعة في الماء، مما يحد من قدرة الجسم على امتصاصه. ولحل هذه المشكلة، توجه العلماء إلى مجال في الكيمياء لا يتعامل مع الأدو الصلبة كمواد منفردة فحسب، بل كشركاء. فمن خلال دمج جزيء الدواء بعناية مع شريك غير ضار وصالح للاستهلاك الغذائي، يمكن للباحثين بناء هياكل صلبة جديدة تتصرف بشكل مختلف عن الدواء الأصلي وحده. وهذه الهياكل الجديدة، المعروفة باسم الأملاح أو البلورات المشتركة (cocrystals)، يمكن أن تغير كيفية شعور الدواء، ومدى استقراره، والأهم من ذلك، سرعة ذوبانه.

في دراسة حديثة، سعى الباحثون لتحسين أداء "أزيثرومايسين" عبر إنشاء شكلين صلبين جديدين من هذا النوع. فقد قاموا بربط المضاد الحيوي بجزيئين بسيطين مختلفين: "الجلايسين"، وهو اللبنة الأساسية الأكثر بساطة للبروتينات الموجودة في جسم الإنسان، و"الأسيتاميد"، وهو مادة كيميائية شائعة تُستخدم في عمليات صناعية وداروائية متنوعة. قام الفريق بخلط الدواء وهذين الشريكين بكميات متساوية باستخدام طريقة بسيطة تعتمد على إذابتهما في الماء والميثانول، ثم ترك السائل يتبخر ببطء. ومع اختفاء السائل، أعادت الجزيئات ترتيب نفسها لتشكل بلورات جديدة ومستقرة. كان الهدف هو معرفة ما إذا كانت هذه التركيبات الجديدة ستذوب بشكل أسرع وتعمل بشكل أفضل من الشكل القياسي للدواء.

وللتأكد من أنهم نجحوا في إنشاء هذه الهياكل الجديدة وليس مجرد خليط بسيط من المكونين، استخدم العلماء مجموعة من الأدوات المتقدمة لفحص المواد على المستوى الجزيئي. فقد فحصوا البلورات باستخدام تقنيات تعتمد على الضوء تقيس كيفية اهتزاز الجزيئات وامتصاصها للطاقة. وأظهرت النتائج علامات واضحة على أن الدواء وشركاءه قد ارتبطوا بطرق محددة. وفي حالة اقتران الدواء بالجلايسين، أشارت الأدلة إلى تكوين ملح، حيث انتقلت جسيمة كهربائية صغيرة، تُعرف بالبروتون، من الجلايسين إلى الدواء، مما خلق تجاذباً كهربائياً قوياً بينهما. أما مع شريك الأسيتاميد، فقد تماسك الجزيء عبر شبكة من الروابط الهيدروجينية، وهو نوع مختلف من الاتصال ولكنه لا يقل استقراراً. كما استخدم الباحثون عمليات محاكاة حاسوبية لنمذجة هذه التفاعلات، مما أكد أن الهياكل الجديدة كانت مستقرة ومفضلة من الناحية الطاقية.

كانت الخصائص الفيزيائية لهذه المواد الجديدة واعدة بقدر تركيبتها الكيميائية. فعندما اختبر الفريق مدى جودة ذوبان الأشكال الجديدة في السائل، وجدوا تحسناً ملحوظاً مقارنة بالدواء الأصلي. فقد أطلقت الأشكال الملحية والبلورية المشتركة الجديدة المادة الفعالة بشكل أسرع بكثير، لا سيما في الظروف التي تحاكي جسم الإنسان. وهذا الذوبان الأسرع أمر بالغ الأهمية لأنه يعني أن الدواء يمكنه دخول مجرى الدم بسرعة وفعالية أكبر. علاوة على ذلك، عند اختبارها ضد البكتيريا الشائعة مثل تلك التي تسبب عدوى المعدة والجهاز التنفسي، أظهرت الأشكال الجديدة نشاطاً مضاداً للبكتيريا أقوى من الدواء النقي، رغم أنها تحتوي على كمية أقل من المضاد الحيوي من حيث الوزن. وهذا يشير إلى أنه من خلال جعل الدواء أكثر توافراً للجسم، فإن قدرته على محاربة العدوى تتعزز.

كما بحثت الدراسة في كيفية سلوك هذه البلورات الجديدة تحت تأثير الحرارة ومع مرور الوقت. وُجد أن أحد الأشكال الجديدة، وهو الملح مع الجلايسين، يمتص الرطوبة من الهواء، وهي سمة تُعرف بأنها "جاذبة للرطوبة" (hygroscopic). أما الشكل الآخر، وهو البلورة المشتركة مع الأسيتاميد، فقد ظل جافاً ومستقراً. وهذه الاختلافات مهمة للمصنعين، حيث إنها تحدد كيفية تخزين الدواء وتعبئته ليبقى فعالاً على الرف. وبينما أشار الباحثون إلى أن إجراء المزيد من الاختبارات على الحيوانات سيكون ضرورياً للتأكد تماماً من هذه الفوائد للمرضى البشر، فإن النتائج المختبرية توفر أساساً قوياً. فمن خلال إعادة ترتيب الهيكل الصلب لمضاد حيوي مألوف ببساطة، أظهر الفريق طريقة عملية للتغلب على قيود ضعف الذوبان، مما يفتح مساراً محتملاً لعلاجات أكثر فعالية للعدوى البكتيرية.