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Publicação
Biocatalytic Approach for the Synthesis of Pharmaceutically Relevant Excipients
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Resumo(s)
In recent years, pharmaceutical industry has leaned on polymer compounds as a drug delivery system with advantageous pharmacokinetic properties and biodegradable. This study focused on the biocatalyzed synthesis of a polymer precursor as part of a process to develop a pharmaceutically relevant polymer. To achieve this, a molecular docking study of various biocatalysts and a large substrate sample was performed. Further validation of the computational findings was done, and the best performing enzyme/substrate pairing was attained. Key parameters such as temperature, solvent and substrates concentration were optimized, with conditions tested at both small and larger scales. The reaction mixture was purified to isolate the desired product from impurities and unreacted reagents. The reaction yield from a previously designed work-up led to 26% yield raising concerns regarding the sustainability of the methodology. The use of modelling software allowed the revamping of the methodology which led to a final yield of 78% and 99.5% purity. Finally, a metal organic framework was synthesized for in-house immobilization of the biocatalyst to enable better reaction performance and easier separation from the reaction mixture. Even though the immobilization was not successful, different functionalization methods can be employed for a better coupling with the enzyme.
Recentemente, a indústria farmacêutica tem-se apoiado em compostos poliméricos como "drug delivery systems" dadas as suas propriedades farmacocinéticas e biodegradáveis. Este estudo focou-se na síntese biocatalisada de um precursor polimérico como parte de um processo para desenvolver um polímero com relevância farmacêutica. Para tal, foi realizado um estudo de docking molecular envolvendo vários biocatalisadores e uma amostra abrangente de substratos. As descobertas computacionais foram posteriormente validadas experimentalmente, tendo sido identificada a combinação enzima/substrato com melhor desempenho. Parâmetros, como temperatura, solvente e concentração de substratos, foram otimizados, com as condições testadas a uma escala laboratorial e seguidamente scaled up. A mistura reacional foi purificada para isolar o produto de impurezas e reagentes. A metodologia inicial resultou num rendimento de 26%, levantando preocupações sobre a sustentabilidade do processo. O uso de software de modelagem permitiu a reformulação do processo, alcançando um rendimento final de 78% e uma pureza de 99,5%. Finalmente, foi sintetizado um metal organic framework (MOF) para imobilização do biocatalisador, visando melhorar o desempenho da reação e facilitar a separação da enzima da mistura reacional. Apesar da imobilização não ter sido bem-sucedida, métodos de funcionalização alternativos podem ser usados para um melhor acoplamento com a enzima.
Recentemente, a indústria farmacêutica tem-se apoiado em compostos poliméricos como "drug delivery systems" dadas as suas propriedades farmacocinéticas e biodegradáveis. Este estudo focou-se na síntese biocatalisada de um precursor polimérico como parte de um processo para desenvolver um polímero com relevância farmacêutica. Para tal, foi realizado um estudo de docking molecular envolvendo vários biocatalisadores e uma amostra abrangente de substratos. As descobertas computacionais foram posteriormente validadas experimentalmente, tendo sido identificada a combinação enzima/substrato com melhor desempenho. Parâmetros, como temperatura, solvente e concentração de substratos, foram otimizados, com as condições testadas a uma escala laboratorial e seguidamente scaled up. A mistura reacional foi purificada para isolar o produto de impurezas e reagentes. A metodologia inicial resultou num rendimento de 26%, levantando preocupações sobre a sustentabilidade do processo. O uso de software de modelagem permitiu a reformulação do processo, alcançando um rendimento final de 78% e uma pureza de 99,5%. Finalmente, foi sintetizado um metal organic framework (MOF) para imobilização do biocatalisador, visando melhorar o desempenho da reação e facilitar a separação da enzima da mistura reacional. Apesar da imobilização não ter sido bem-sucedida, métodos de funcionalização alternativos podem ser usados para um melhor acoplamento com a enzima.
Descrição
Palavras-chave
biocatalyst polymer molecular docking molecular dynamic simulations reaction modelling scale-up