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

Les médicaments sont souvent confrontés à un obstacle caché avant de pouvoir guérir un patient : le voyage d'une pilule jusqu'au flux sanguin. Pour qu'un médicament fonctionne, il doit d'abord se dissoudre dans l'environnement aqueux du corps. Si un médicament se dissout trop lentement ou pas du tout, il ne peut pas atteindre l'infection qu'il est censé combattre, quelle que soit la puissance de sa formule chimique. C'est un problème courant pour de nombreux antibiotiques, y compris un médicament largement utilisé appelé azithromycine. Bien qu'elle soit efficace contre un large éventail d'infections bactériennes, cette substance peine à se dissoudre rapidement dans l'eau, ce qui limite la capacité du corps à l'absorber. Pour résoudre ce problème, les scientifiques se sont tournés vers un domaine de la chimie qui ne traite pas les médicaments solides comme de simples substances uniques, mais comme des partenaires. En associant soigneusement une molécule médicamenteuse à un partenaire inoffensif de qualité alimentaire, les chercheurs peuvent construire de nouvelles structures solides qui se comportent différemment de la drogue originale seule. Ces nouvelles structures, connues sous le nom de sels ou de cocristaux, peuvent changer la façon dont un médicament se ressent, sa stabilité et, surtout, sa vitesse de dissolution.

Dans une étude récente, des chercheurs ont entrepris d'améliorer les performances de l'azithromycine en créant deux de ces nouvelles formes solides. Ils ont associé l'antibiotique à deux partenaires différents et simples : la glycine, qui est le composant de base le plus élémentaire des protéines présentes dans le corps humain, et l'acétamide, un produit chimique courant utilisé dans divers processus industriels et pharmaceutiques. L'équipe a mélangé le médicament et ces partenaires en quantités égales en utilisant une méthode simple consistant à les dissoudre dans de l'eau et du méthanol, puis en laissant le liquide s'évaporer lentement. À mesure que le liquide disparaissait, les molécules se réorganisaient en de nouveaux cristaux stables. L'objectif était de voir si ces nouvelles combinaisons se dissoudraient plus rapidement et fonctionneraient mieux que la forme standard du médicament.

Pour confirmer qu'ils avaient réussi à créer ces nouvelles structures et non pas seulement un simple mélange des deux ingrédients, les scientifiques ont utilisé une suite d'outils avancés pour examiner les matériaux au niveau moléculaire. Ils ont examiné les cristaux avec des techniques basées sur la lumière qui mesurent la façon dont les molécules vibrent et absorbent l'énergie. Les résultats ont montré des signes clairs que le médicament et ses partenaires s'étaient liés de manières spécifiques. Dans le cas du médicament associé à la glycine, les preuves indiquaient une formation de sel, où une minuscule particule d'électricité, connue sous le nom de proton, est passée de la glycine au médicament, créant une forte attraction électrique entre eux. Avec le partenaire acétamide, les molécules étaient maintenues ensemble par un réseau de liaisons hydrogène, un type de connexion légèrement différent mais tout aussi stable. Les chercheurs ont également utilisé des simulations informatiques pour modéliser ces interactions, confirmant que les nouvelles structures étaient énergétiquement favorables et stables.

Les propriétés physiques de ces nouveaux matériaux étaient tout aussi prometteuses que leur composition chimique. Lorsque l'équipe a testé la capacité de dissolution de ces nouvelles formes dans un liquide, elle a constaté une amélioration significative par rapport au médicament original. Les nouvelles formes de sel et de cocristal ont libéré leur principe actif beaucoup plus rapidement, particulièrement dans des conditions simulant le corps humain. Cette dissolution plus rapide est cruciale car elle signifie que le médicament peut entrer dans la circulation sanguine plus rapidement et plus efficacement. De plus, lors de tests contre des bactéries communes comme celles qui causent des infections stomacales et respiratoires, les nouvelles formes ont montré une activité antibactérienne plus forte que le médicament pur, même si elles contenaient moins d'antibiotique en poids. Cela suggère qu'en rendant le médicament plus disponible pour le corps, sa capacité à combattre l'infection est renforcée.

L'étude a également examiné la façon dont ces nouveaux cristaux se comportent sous l'effet de la chaleur et au fil du temps. L'une des nouvelles formes, le sel avec la glycine, s'est avérée absorber l'humidité de l'air, un trait connu sous le nom de caractère hygroscopique. L'autre forme, le cocristal avec l'acétamide, est restée sèche et stable. Ces différences sont importantes pour les fabricants, car elles dictent la manière dont le médicament doit être stocké et emballé pour rester efficace sur l'étagère. Bien que les chercheurs aient noté que des tests supplémentaires sur des animaux vivants seraient nécessaires pour confirmer pleinement ces avantages pour les patients humains, les résultats de laboratoire constituent une base solide. En réorganisant simplement la structure solide d'un antibiotique familier, l'équipe a démontré une manière pratique de surmonter les limites d'une faible solubilité, offrant une voie potentielle vers des traitements plus efficaces contre les infections bactériennes.