NMR krystalografie multikomponentních léčiv

• Název práce v češtině: NMR krystalografie multikomponentních léčiv
• Název v anglickém jazyce: NMR crystallography of multicomponent pharmaceutical solids
• Akademický rok vypsání: 2024/2025
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra organické chemie (31-270)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Martin Dračínský, Ph.D.

Předběžná náplň práce

Pevné perorální lékové formy, jako jsou tablety, kapsle a prášky, patří mezi nejběžnější farmaceutické lékové formy díky jejich pohodlnému dávkování, dobré snášenlivosti pacienty a vyšší stabilitě ve srovnání s kapalnými lékovými formami. Pevné lékové formy však mohou trpět problémy, jako je nedostatečná rozpustnost nebo biologická dostupnost. Jedním z možných přístupů ke zmírnění těchto problémů je vývoj vícesložkových pevných látek. To se běžně provádí tvorbou solí a kokrystalů s různými pomocnými látkami nebo s jinými účinnými farmaceutickými složkami (API). Soli jsou pevné formy, ve kterých došlo k přenosu protonu mezi kyselinou a zásadou, zatímco kokrystaly jsou jiné formy, typicky složené z neutrálních molekul.
Přístupy NMR krystalografie často kombinují experimentální NMR data pevných látek s výpočty DFT pro studium struktury a dynamiky pevných látek. Bylo však ukázáno, že výpočty DFT mohou selhat v předpovědích polohy atomu vodíku v systémech sůl/kokrystal kvůli chybě delokalizace. Kromě toho jsme nedávno prokázali, že jaderné kvantové efekty (NQE), jako je jaderná delokalizace a tunelování, hrají důležitou roli v silných intermolekulárních vodíkových vazbách v solích/kokrystalech.
Student(ka) bude provádět jak NMR experimenty v pevné fázi, tak kvantově-chemické výpočty, aby získal(a) informace o struktuře a dynamice vícesložkových farmaceutických pevných látek.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Solid oral-dosage forms such as tablets, capsules and powders are among the most common pharmaceutical dosage forms due to their convenient dosing, good toleration by patients and higher stability compared to liquid dosage forms. However, solid dosage forms can suffer from issues such as undesirable solubility or bioavailability. One of the possible approaches to alleviating these problems is the development of multicomponent solids. This is commonly performed by the formation of salts and cocrystals with various excipients or even other active pharmaceutical ingredients (APIs). Salts are solid forms in which proton transfer between an acid and a base has occurred, whereas cocrystals are other forms, typically composed of neutral compounds.
NMR crystallography approaches often combine experimental solid-state NMR data with DFT calculations to link the structure and dynamics of solids directly with observable parameters. However, it has been noted that DFT calculations may fail in predictions of the hydrogen-atom position in salt/cocrystal systems due to delocalization error. Furthermore, we have recently demonstrated that nuclear quantum effects (NQEs), such as nuclear delocalization and tunneling, play an important role in the strong intermolecular hydrogen bonds in salts/cocrystals.
The student will perform both solid-state NMR experiments and quantum-chemical computations to gain information about the structure and dynamics of multicomponent pharmaceutical solids.