Azithromycin Salt/Cocrystal with Glycine and Acetamide for Superior Drug Performance: Experimental, Characterization and DFT Study
इस अध्ययन ने विलायक वाष्पीकरण (solvent evaporation) का उपयोग करके एक एज़िथ्रोमाइसिन-ग्लाइसिन साल्ट और एक एज़िथ्रोमाइसिन-एसिटामाइड कोक्रिस्टल को सफलतापूर्वक विकसित और अभिलक्षणित किया है, जो प्रयोगात्मक विश्लेषण और डीएफटी (DFT) गणनाओं के माध्यम से यह प्रदर्शित करता है कि ये नए ठोस रूप शुद्ध एज़िथ्रोमाइसिन की तुलना में बेहतर भौतिक-रासायनिक गुणों, घुलनशीलता, विघटन दरों और रोगाणुरोधी प्रभावकारिता प्रदर्शित करते हैं।
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दवाइयों को अक्सर मरीज को ठीक करने से पहले एक छिपी हुई बाधा का सामना करना पड़ता है: एक गोली से रक्तप्रवाह तक की यात्रा। किसी दवा के काम करने के लिए, उसे पहले शरीर के जलीय वातावरण में घुलना चाहिए। यदि कोई दवा बहुत धीरे घुलती है या बिल्कुल नहीं घुलती है, तो वह उस संक्रमण तक नहीं पहुँच सकती जिसे उसे लड़ना है, चाहे उसका रासायनिक सूत्र कितना भी शक्तिशाली क्यों न हो। यह कई एंटीबायोटिक्स के लिए एक आम समस्या है, जिसमें अज़िथ्रोमाइसिन (azithromycin) नामक एक व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली दवा भी शामिल है। जीवाणु संक्रमणों की एक विस्तृत श्रृंखला के विरुद्ध प्रभावी होने के बावजूद, इस दवा को पानी में तेज़ी से घुलने में कठिनाई होती है, जो शरीर द्वारा इसके अवशोषण की क्षमता को सीमित करता है। इस समस्या को हल करने के लिए, वैज्ञानिकों ने रसायन विज्ञान के एक ऐसे क्षेत्र की ओर रुख किया है जो ठोस दवाओं को केवल एकल पदार्थों के रूप में नहीं, बल्कि साथियों के रूप में देखता है। दवा के अणु को सावधानीपूर्वक एक हानिरहित, खाद्य-ग्रेड साथी के साथ जोड़कर, शोधकर्ता नए ठोस संरचनाएं बना सकते हैं जो मूल दवा की तुलना में अलग व्यवहार करती हैं। इन नई संरचनाओं को साल्ट (salts) या कोक्रिस्टल्स (cocrystals) के रूप में जाना जाता है, जो यह बदल सकते हैं कि एक दवा कैसा महसूस करती है, वह कितनी स्थिर है, और सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि वह कितनी तेज़ी से घुलती है।
हाल ही में एक अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने दो ऐसी नई ठोस संरचनाएं बनाकर अज़िथ्रोमाइसिन के प्रदर्शन में सुधार करने का लक्ष्य रखा। उन्होंने एंटीबायोटिक को दो अलग-अलग, सरल अणुओं के साथ जोड़ा: ग्लाइसिन (glycine), जो मानव शरीर में पाए जाने वाले प्रोटीन का सबसे बुनियादी निर्माण खंड है, और एसिटामाइड (acetamide), जो विभिन्न औद्योगिक और औषधीय प्रक्रियाओं में उपयोग किया जाने वाला एक सामान्य रसायन है। टीम ने इन दोनों को पानी और मेथनॉल में घोलने की एक सरल विधि का उपयोग करके समान मात्रा में मिलाया, और फिर तरल को धीरे-धीरे वाष्पित होने दिया। जैसे ही तरल गायब हुआ, अणुओं ने स्वयं को नई, स्थिर क्रिस्टल संरचनाओं में पुनर्गठित किया। लक्ष्य यह देखना था कि क्या ये नए संयोजन मूल दवा की तुलना में तेज़ी से घुलेंगे और बेहतर काम करेंगे।
यह पुष्टि करने के लिए कि उन्होंने सफलतापूर्वक इन नई संरचनाओं को बनाया है और न कि केवल दोनों सामग्रियों का एक साधारण मिश्रण, वैज्ञानिकों ने आणविक स्तर पर सामग्रियों को देखने के लिए उन्नत उपकरणों के एक समूह का उपयोग किया। उन्होंने प्रकाश-आधारित तकनीकों के साथ क्रिस्टल का परीक्षण किया जो यह मापती हैं कि अणु कैसे कंपन करते हैं और ऊर्जा को अवशोषित करते हैं। परिणामों ने स्पष्ट संकेत दिए कि दवा और उनके साथियों ने विशिष्ट तरीकों से बंधन बनाया था। ग्लाइसिन के साथ जुड़ी दवा के मामले में, साक्ष्य एक साल्ट (salt) गठन की ओर इशारा करते थे, जहाँ बिजली के एक सूक्ष्म कण, जिसे प्रोटॉन कहा जाता है, ने ग्लाइसिन से दवा की ओर प्रस्थान किया, जिससे उनके बीच एक मजबूत विद्युत आकर्षण पैदा हुआ। एसिटामाइड साथी के साथ, अणु हाइड्रोजन बॉन्ड के नेटवर्क के माध्यम से एक साथ जुड़े हुए थे, जो एक थोड़ा अलग लेकिन समान रूप से स्थिर प्रकार का संबंध है। शोधकर्ताओं ने इन अंतःक्रियाओं को मॉडल करने के लिए कंप्यूटर सिमुलेशन का भी उपयोग किया, जिससे पुष्टि हुई कि नई संरचनाएं ऊर्जावान रूप से अनुकूल और स्थिर थीं।
इन नए पदार्थों के भौतिक गुण उनके रासायनिक स्वरूप जितने ही आशाजनक थे। जब टीम ने परीक्षण किया कि नए रूप तरल में कितनी अच्छी तरह घुलते हैं, तो उन्हें मूल दवा की तुलना में महत्वपूर्ण सुधार देखने को मिला। नए साल्ट और कोक्रिस्टल रूपों ने अपने सक्रिय घटक को बहुत तेज़ी से मुक्त किया, विशेष रूप से उन स्थितियों में जो मानव शरीर की नकल करती हैं। यह तेज़ विलेयता (dissolution) महत्वपूर्ण है क्योंकि इसका अर्थ है कि दवा अधिक तेज़ी से और प्रभावी ढंग से रक्तप्रवाह में प्रवेश कर सकती है। इसके अलावा, पेट और श्वसन संक्रमणों के कारण होने वाले सामान्य बैक्टीरिया के विरुद्ध परीक्षण करने पर, नए रूपों ने शुद्ध दवा की तुलना में अधिक मजबूत जीवाणुरोधी गतिविधि दिखाई, भले ही उनमें वजन के हिसाब से एंटीबायोटिक की मात्रा कम थी। यह सुझाव देता है कि दवा को शरीर के लिए अधिक उपलब्ध बनाकर, संक्रमण से लड़ने की उसकी क्षमता बढ़ जाती है।
अध्ययन ने यह भी देखा कि ये नए क्रिस्टल गर्मी और समय के साथ कैसे व्यवहार करते हैं। एक नया रूप, ग्लाइसिन के साथ साल्ट, हवा से नमी सोखने वाला पाया गया, जो एक लक्षण है जिसे हाइग्रोस्कोपिक (hygroscopic) कहा जाता है। दूसरा रूप, एसिटामाइड के साथ कोक्रिस्टल, सूखा और स्थिर रहा। ये अंतर निर्माताओं के लिए महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि वे निर्धारित करते हैं कि शेल्फ पर प्रभावी रहने के लिए दवा को कैसे संग्रहीत और पैक किया जाना चाहिए। हालांकि शोधकर्ताओं ने उल्लेख किया कि मानव रोगियों के लिए इन लाभों की पूरी तरह से पुष्टि करने के लिए जीवित जानवरों में और परीक्षण की आवश्यकता होगी, प्रयोगशाला के परिणाम एक मजबूत आधार प्रदान करते हैं। एक परिचित एंटीबायोटिक की ठोस संरचना को बस पुनर्गठित करके, टीम ने कम विलेयता की सीमाओं को दूर करने का एक व्यावहारिक तरीका प्रदर्शित किया, जो जीवाणु संक्रमणों के लिए अधिक प्रभावी उपचार का एक संभावित मार्ग प्रदान करता है।
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