Кристаллы — это не просто красивые структуры. От того, как в них уложены молекулы, зависит их поведение при нагревании. Особенно интересно это выглядит у лекарств, которые могут существовать в двух зеркальных формах — как левая и правая рука. Они называются энантиомерами и иногда ведут себя совершенно по-разному.

Яркий пример — талидомид. В 1950-х его выпустили как успокоительное, но потом запретили из-за страшных последствий для беременных. Сейчас он снова в ходу — лечит миелому и проказу, но его кристаллические формы до сих пор изучены плохо.

Ученые из Университета Васэда решили разобраться, как температура влияет на структуру кристаллов талидомида. Они сравнили чистые энантиомеры и их смесь (рацемат), нагревая образцы от -173°C до +150°C.

Рацемат — это смесь равных количеств левого и правого энантиомеров (как если бы смешали правые и левые перчатки в одной коробке). В отличие от чистых энантиомеров, рацематы часто имеют другие физические свойства — температуру плавления, растворимость.

Результаты опубликованы в издании Journal of the American Chemical Society.

Оказалось:

• Чистые энантиомеры образуют «несимметричные пары» молекул. При нагреве одна часть пары деформируется сильнее, чем другая, и кристалл расширяется неравномерно.
• Рацемат ведет себя иначе: молекулы в парах зеркальные, меняются синхронно, и кристалл греется более предсказуемо.

Теперь мы лучше понимаем, почему одни формы талидомида стабильнее других, — говорит профессор Тору Асахи. — Это поможет улучшить другие лекарства, например, леналидомид.

Знание таких тонкостей критично для фармацевтики: от структуры кристаллов зависит, как таблетка хранится, растворяется и работает в организме.

Исследование объясняет, почему одни кристаллические формы лекарств разваливаются при хранении, а другие — нет. Это прямой путь:

• К более стабильным препаратам (меньше брака, дольше срок годности).
• К оптимизации производства (например, можно выбрать форму, которая не треснет при сушке).
• К снижению побочных эффектов (если кристалл медленнее разрушается, действующее вещество высвобождается равномернее).

Особенно ценно для онкологии: там дозировки критичны, а малейшие изменения структуры могут повлиять на эффективность.

Авторы не проверили, как ведут себя кристаллы при циклическом нагреве-охлаждении (например, при транспортировке лекарств). Возможно, рацемат тоже теряет стабильность после множества перепадов температуры.

Ранее ученые открыли революционное явление в жидких кристаллах.