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

Los medicamentos a menudo enfrentan un obstáculo oculto antes de poder curar a un paciente: el viaje de una píldora al torrente sanguíneo. Para que un fármaco funcione, primero debe disolverse en el entorno acuoso del cuerpo. Si un medicamento se disuelve demasiado lento o no se disuelve en absoluto, no puede alcanzar la infección que pretende combatir, sin importar cuán poderosa sea su fórmula química. Este es un problema común para muchos antibióticos, incluyendo uno ampliamente utilizado llamado azitromicina. Aunque es eficaz contra una amplia gama de infecciones bacterianas, este fármaco tiene dificultades para disolverse rápidamente en agua, lo que limita qué tan bien puede ser absorbido por el cuerpo. Para resolver esto, los científicos han recurrido a un campo de la química que trata a los medicamentos sólidos no solo como sustancias individuales, sino como compañeros. Al emparejar cuidadosamente una molécula de fármaco con un compañero inofensivo de grado alimenticio, los investigadores pueden construir nuevas estructuras sólidas que se comportan de manera diferente al fármaco original por sí solo. Estas nuevas estructuras, conocidas como sales o cocristales, pueden cambiar cómo se siente un medicamento, qué tan estable es y, lo más importante, qué tan rápido se disuelve.

En un estudio reciente, los investigadores se propusieron mejorar el rendimiento de la azitromicina creando dos de estas nuevas formas sólidas. Emparejaron el antibiótico con dos moléculas diferentes y simples: glicina, que es el bloque de construcción más básico de las proteínas que se encuentran en el cuerpo humano, y acetamida, un producto químico común utilizado en diversos procesos industriales y farmacéuticos. El equipo mezcló el fármaco y estos compañeros en cantidades iguales utilizando un método sencillo de disolverlos en agua y metanol, dejando luego que el líquido se evaporara lentamente. A medida que el líquido desaparecía, las moléculas se reorganizaban en nuevos cristales estables. El objetivo era ver si estas nuevas combinaciones se disolverían más rápido y funcionarían mejor que la forma estándar del fármaco.

Para confirmar que habían creado con éxito estas nuevas estructuras y no simplemente una mezcla simple de los dos ingredientes, los científicos utilizaron un conjunto de herramientas avanzadas para observar los materiales a nivel molecular. Examinaron los cristales con técnicas basadas en la luz que miden cómo las moléculas vibran y absorben energía. Los resultados mostraron signos claros de que el fármaco y sus compañeros se habían unido de formas específicas. En el caso del fármaco emparejado con la glicina, la evidencia apuntaba a la formación de una sal, donde una diminuta partícula de electricidad, conocida como protón, se movió de la glicina al fármaco, creando una fuerte atracción eléctrica entre ellos. Con el compañero acetamida, las moléculas se mantuvieron unidas mediante una red de enlaces de hidrógeno, un tipo de conexión ligeramente diferente pero igualmente estable. Los investigadores también utilizaron simulaciones por computadora para modelar estas interacciones, confirmando que las nuevas estructuras eran energéticamente favorables y estables.

Las propiedades físicas de estos nuevos materiales fueron tan prometedoras como su composición química. Cuando el equipo probó qué tan bien se disolvían las nuevas formas en líquido, encontraron una mejora significativa sobre el fármaco original. Las nuevas formas de sal y de cocristal liberaron su ingrediente activo mucho más rápido, particularmente en condiciones que imitan el cuerpo humano. Esta disolución más rápida es crucial porque significa que el medicamento puede entrar en el torrente sanguíneo de manera más rápida y efectiva. Además, al ser probadas contra bacterias comunes como las que causan infecciones estomacales y respiratorias, las nuevas formas mostraron una actividad antibacteriana más fuerte que el fármaco puro, incluso cuando contenían menos antibiótico en peso. Esto sugiere que, al hacer que el fármaco sea más disponible para el cuerpo, su capacidad para combatir la infección se ve potenciada.

El estudio también analizó cómo se comportan estos nuevos cristales bajo el calor y a lo largo del tiempo. Una de las nuevas formas, la sal con glicina, resultó absorber humedad del aire, un rasgo conocido como ser higroscópica. La otra forma, el cocristal con acetamida, se mantuvo seca y estable. Estas diferencias son importantes para los fabricantes, ya que dictan cómo debe almacenarse y empaquetarse el medicamento para seguir siendo efectivo en el estante. Si bien los investigadores señalaron que se necesitarían más pruebas en animales vivos para confirmar plenamente estos beneficios para pacientes humanos, los resultados de laboratorio proporcionan una base sólida. Al simplemente reorganizar la estructura sólida de un antibiótico familiar, el equipo demostró una forma práctica de superar las limitaciones de la baja solubidad, ofreciendo un camino potencial hacia tratamientos más efectivos para las infecciones bacterianas.