Cristal·lografia i Empresa

Aplicacions farmacèutiques, alimentàries…

27 de setembre de 2010 Facultat de Geologia de la Universitat de Barcelona

La Cristal·lografia és una ciència interdisciplinària amb aplicacions a múltiples sectors, des dels materials electrònics fins als productes farmacèutics passant pels aliments, cosmètics, etc. El coneixement de l’estructura cristal·lina d’un material permet preveure les seves propietats. L’estudi de la seva variació amb la temperatura, pressió i composició permet determinar els camps d’estabilitat i metastabilitat. El domini dels mecanismes de cristal·lització ajuda a obtenir morfologies desitjades. Volem dedicar un temps a mostrar alguns dels exemples d’aquestes aplicacions. Persones que utilitzen els elements cristal·logràfics en les seves empreses i en les seves investigacions (tots ells dins del projecte Consolider “La Factoria de Cristalización”) mostraran alguns dels seus resultats. Hem escollit tres temes que representen algunes de les aplicacions de la Cristal·lografia. Cada un d’ells serà abordat des de la visió de l’Empresa i de la Universitat o del Centre de Recerca. En cada tema hi haurà un temps per a la participació dels assistents. 9:00 - 9:15 Introducció Miquel Àngel Cuevas-Diarte Dpt. de Cristal·lografia, Mineralogia i Dipòsits Minerals. Universitat de Barcelona 9:15 - 9:45 Aplicación de la cristalografía de rayos X en la industria farmacéutica

Núria Valls CrystaX Pharmaceuticals S.L. Crystax Pharmaceuticals, recientemente integrada en Oryzon, es una empresa que se dedica al diseño y

desarrollo de fármacos en oncología y enfermedades neurodegenerativas. La identificación de nuevos compuestos con aplicaciones terapéuticas no es una tarea sencilla y requiere mucho esfuerzo, tiempo y dinero. Para acelerar y optimizar este proceso, Crystax Pharmaceuticals utiliza la metodología del fragment screening combinando diferentes técnicas biofísicas y estructurales que incluyen RMN, calorimetría, biacore, cristalografía de rayos X, etc. Esta tecnología permite identificar a partir de una librería propia, los fragmentos con mayor eficiencia para la diana seleccionada. La información generada en este proceso se utiliza para priorizar las series químicas de mayor interés y para guiar el proceso de optimización de estas hasta la identificación de nuevos candidatos.

9:45 - 10:15 Introducción a la cristalografía de rayos X aplicada a proteínas

F. Xavier Gomis-Rüth

Molecular Biology Institute of Barcelona, CSIC. Barcelona Science Park

Las proteínas y los ácidos nucleicos juegan papeles centrales en los procesos biológicos y por ello son

también responsables de procesos patológicos cuando funcionan de

manera descontrolada. Ello hace que sean dianas terapéuticas de primera magnitud para el desarrollo de

nuevos fármacos. Para poder entender el funcionamiento de estas macromoléculas es de gran ayuda el

conocimiento de su estructura a nivel atómico y en esto se centra la cristalografía de macromoléculas. Se

pretende dar una visión general de los procesos que abarca esta técnica.

10:15 - 10:45 Coffee break

10:45 - 11:15 El plaer de menjar cristalls

Laura Bayés-García

Dpt. de Cristal·lografia, Mineralogia i Dipòsits Minerals. Universitat de Barcelona

La textura de la xocolata, l’estructura d’un gelat i la composició d’una margarina no són més que

conseqüències de la influencia de la cristal·lografia en el camp de l’alimentació. En altres paraules, el

polimorfisme de la xocolata, la importància de la mida dels cristalls de gel en un gelat i l’extracció de les

fraccions de l’oli de palma constitueixen temes de gran repercussió científica i social.

El comportament polimòrfic dels components majoritaris dels greixos alimentaris, els triacilglicerols, esdevé

complex. En funció del tipus d’àcids grassos que els configuren (nombre d’instauracions, longitud de

cadena,…), la geometria obtinguda i, com a conseqüència, les propietats, seran específiques.

Es mostraran mètodes de caracterització del polimorfisme d’alguns triacilglicerols presents en aliments,

incloent tècniques d’anàlisi tèrmica, microscòpia i difracció de raigs X convencional i amb radiació

sincrotró.

11:15 - 11:45 The History of Polymorphism in Cocoa Butter and the Problem of Fat Bloom on

Chocolate

Kevin W. Smith

Fat Science Consulting Ltd.

It is every chocolatier’s aim to produce a chocolate that is glossy, firm – breaking with a sharp snap, melts

with a cool sensation in the mouth and retains these characteristics during storage. Cocoa butter, the main fat

in chocolate, has six polymorphic forms. Generally, only one of these is desired in chocolate, since it gives

rise to the characteristic properties. For this reason, chocolate must undergo a tempering procedure during its

manufacture. During this process, seed crystals of the desired polymorph are generated. However,

crystallisation into another polymorph during storage can lead to a product defect known as fat bloom. This

is accompanied by an increase in the melting point of the chocolate, which reduces the cool-melting

sensation in the mouth.

This lecture will describe the polymorphic forms of cocoa butter, as they have been discovered historically,

and by using crystal structures determined for pure triacylglycerols. It will also present the cocoa butter

phase transformation scheme and highlight the structural changes taking place in the fat crystal and show

how fat bloom inhibitors may function.

11:45 – 12:15 Nanostructures by natural hormones and therapeutic peptides: elucidation, biological

relevance and applications.

Céline Valéry

IPSEN PHARMA S.A.

Over the past decade, a variety of peptide sequences were evidenced to self-assemble into β-sheet-based nanostructures. Nanofibrils were particularly found redundant for natural peptides and proteins, firstly as

misfolding toxic cases and more recently as biological functional cases. These raised the idea of a generic

property of the polypeptide chain under appropriate solvent conditions (Chiti and Dobson, 2006). In the case

of natural hormones, such nanofibrils were recently shown to be involved into physiological secretory

processes (van Grondelle et al. 2007, Maji et al. 2009). Other morphologies, such as nanotapes and

nanotubes, are however mainly found and explored for synthetic peptide sequences. Within the domain of

peptide hormones and their synthetic derivatives, this talk will focus on i) the elucidation of such peptide

nanostructures, with a major role played by X-ray scattering (Valéry et al 2003, 2008, Pouget et al. 2010), ii)

on their recently evidenced biological relevance and ii) on their applications in nanomedecine (Valéry et al.

2003, Trocóniz et al. 2009) and as templates for nanomaterial synthesis (Pouget et al. 2007).

12:15 – 12:45 Plataforma tecnológica para la producción controlada de fármacos

Evelyn Moreno-Calvo

Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC)

Polimorfismo, cristalización, tamaño de particular y distribución son algunos de los puntos clave en la

industria farmacéutica. Cristalización de un polimorfo particular no siempre es fácil de controlar a la escala

industrial. Además, partículas de un tamaño determinado con una distribución estrecha se requieren para la

decisión de rutas de administración apropiadas.

Los grupos de Aliatges Moleculars-UB y Nanomol-CSIC estamos desarrollando procedimientos eficientes de

“screening” de polimorfismo así como procesos basados en el uso de fluidos comprimidos no contaminantes

(CF) o fluidos supercríticos (SF) para la preparación de materiales micro - o nanoestructurados (micro o

nanoparticulas, sistemas vesiculares, composites, nanosuspensiones, etc.) controlando el polimorfismo, el

tamaño de partícula y una estrecha distribución de tamaños.

La colaboración entre la Academia y la Industria puede conducir a un diseño racional y más eficiente de

fármacos y sistemas de suministro de fármacos.

12:45 – 13:00 La Plataforma de Cristalización

Jaime Gomez

Laboratorio de Estudios Cristalográficos (LEC – CSIC)

La Factoría de Cristalización es una plataforma financiada por el programa Consolider-Ingenio 2010. La

Factoría se concibe combinando investigación en cristalografía y cristalización con un potente servicio para

apoyar compañías y grupos de investigación en biomedicina, farmacología, biotecnología, nanotecnología,

ciencias naturales, ciencias materiales, etc. Pretendemos que cualquier grupo de investigación o compañía

que consigue aislar, sintetizar o desarrollar una molécula/material potencialmente interesante pueda tener

acceso, con total confidencialidad, al conocimiento y la tecnología necesaria para su cristalización, la

adquisición de datos de difracción de rayos X y la resolución de su estructura 3D.

Es prega enviar un e-mail d’inscripció a l’adreça macuevasdiarte@ub.edu abans del dia 22 de setembre

indicant nom i empresa o entitat a la que pertany.

Aquesta jornada es realitzarà a la sala de juntes de la Facultat de Geologia de la Universitat de Barcelona,

c/Martí i Franquès, s/n. Per a qualsevol aclariment podeu trucar al 934021350.

Amb la col·laboració de:

La Factoria de Cristal·litzación

Fundació Bosch i Gimpera

Facultat de Geologia. Universitat de Barcelona.