Revelando el comportamiento de deslizamiento en cristales moleculares orgánicos: nanoindentación AFM de acetaminofén

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La cristalografía
• Ingeniería Farmacéutica

Sus antecedentes:

• El estrés mecánico puede alterar los planos de deslizamiento en los cristales moleculares, lo que afecta a las propiedades cruciales para la fabricación farmacéutica, como el fresado.
• La deformación plástica en cristales moleculares orgánicos se entiende mal debido a sus estructuras complejas, a diferencia de los cristales inorgánicos bien caracterizados.
• Los planos de deslizamiento son características estructurales críticas que rigen el comportamiento mecánico y las propiedades físicoquímicas de los ingredientes farmacéuticos activos (API).

Objetivo del estudio:

• Investigar los mecanismos de deformación plástica en cristales moleculares orgánicos bajo tensión mecánica.
• Desarrollar un método para identificar e indexar los planos de deslizamiento cristalográfico a partir de las características inducidas por la hendidura.
• Proporcionar información fundamental sobre el comportamiento de los cristales moleculares relevantes para el procesamiento farmacéutico.

Principales métodos:

• Se utilizó nanoindentación de microscopía de fuerza atómica (AFM) para aplicar tensión mecánica a un cristal orgánico modelo (acetaminofén).
• Se observaron y analizaron distintos patrones de acumulación formados alrededor de los sitios de hendidura.
• Desarrolló una estrategia basada en la geometría para identificar e indexar automáticamente los planos de deslizamiento en función de las características de la pila.

Principales resultados:

• Se observaron patrones específicos de acumulación que forman facetas paralelas alrededor de los sitios de nanoindentación en los cristales de acetaminofén.
• Experimentalmente se confirmó que estas características de acumulación se alinean con los planos de deslizamiento cristalográfico.
• Se ha desarrollado y aplicado con éxito un nuevo método automatizado de identificación e indexación del plano de deslizamiento.

Conclusiones:

• El estudio proporciona un nuevo método para analizar la deformación plástica en cristales moleculares orgánicos.
• Planos de deslizamiento cristalográfico identificados en acetaminofén mediante el análisis de los patrones de acumulación de hendiduras.
• La estrategia desarrollada ofrece una herramienta ampliamente aplicable para investigar los sistemas de deslizamiento en materiales farmacéuticos y moleculares.