Ученые Новосибирского государственного университета изучили относительную стабильность полиморфных модификаций пиразинамида в широком диапазоне температур. Исследование провели кандидат химических наук, старший преподаватель кафедры химического материаловедения Факультета естественных наук НГУ, старший научный сотрудник Института химии твердого тела и механохимии СО РАН Денис Рычков и студент 5 курса кафедры химического материаловедения ФЕН НГУ Александр Дубок.
Пиразинамид – противомикробное средство, используемое для лечения активного туберкулеза на начальном этапе терапии отдельно или в комбинации с другими средствами. Важно понимать устойчивость различных форм вещества, чтобы управлять свойствами вещества: растворимостью, скоростью растворения и биодоступностью препарата.
— Исследование представляет собой полностью расчетную работу, то есть моделирование устойчивости форм пиразинамида методами квантовой химии, — рассказал руководитель исследования Денис Рычков. — Работа проводилась в рамках изучения механических свойств различных полиморфных модификаций пиразинамида, где сама логика исследования привела нас к моделированию устойчивости форм в широком интервале температур – от 0К до температуры плавления.
Актуальность исследования заключается прежде всего в широком изучении феномена «гнущихся» органических кристаллов, что само по себе большая редкость. Ученые нашли систему, в которой состав постоянен, и только кристаллическая структура влияет на механические свойства. Моделирование различных свойств такой системы – значительный шаг вперед в понимании создания «гнущихся» кристаллов для разных областей науки и техники: фармацевтика, высокоэнергетические материалы, оптоэлектроника, нелинейная оптика и т.д. В настоящее время ученые создают научную основу для изучения и создания таких материалов в рамках цифрового материаловедения.
— Работа важна не только тем, что мы «закрыли» вопрос устойчивости форм (в литературе присутствовали разные данные), но и доказали, что гнущаяся α-форма является более устойчивой в сравнении с хрупкой δ-формой при всех температурах до точки плавления. Само по себе это во многом удивительный факт, так как получается, что механически подвижная форма является более устойчивой с точки зрения термодинамики. Завораживает и сама идея управления механическими свойствами: изменяя температуру, мы отслеживаем, как происходит переход из одной формы в другую, — объяснил ученый.
Исследование проводилось с помощью вычислительных методов. Для этого ученые использовали ресурсы суперкомпьютера НГУ и Центра коллективного пользования «Сибирский суперкомпьютерный центр СО РАН». Доступ к данным и их обработка проводились как в вузе, так и в Институте химии твердого тела и механохимии СО РАН.
Вычисления проведены в рамках работы по изучению и прогнозированию феномена пластической деформации молекулярных кристаллов (грант РНФ № 21-73-00094). Результаты
опубликованы в журнале Crystals (Q2).
