Frédéric Affouard (UMET, Lille)

Modélisation moléculaire des matériaux d'intérêt pharmaceutique. Cristallisation vs Vitrification : Le rôle de l’interface.

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La tendance naturelle d'un matériau à cristalliser ou à vitrifier ne peut être facilement prédite. C'est un problème fondamental en science des matériaux avec de nombreuses implications dans les développements pharmaceutiques récents pour la formulation de médicaments à l'état amorphe. La cristallisation peut être décrite en deux étapes - nucléation et croissance - au cours desquelles interviennent les mêmes facteurs fondamentaux: i) la mobilité moléculaire (diffusion, viscosité), ii) la force motrice qui est la différence d’enthalpie libre entre l’état liquide et le cristal et iii) l'énergie libre interfaciale liquide-cristal. La connaissance de ces trois paramètres couplée à des approches théoriques comme la théorie de la nucléation classique et certains modèles de croissance (normale, 2d, dislocation vis) peut fournir une estimation de la capacité d'un matériau à cristalliser dans un polymorphe donné.
 

Dans ce travail, au moyen de simulations de dynamique moléculaire, nous avons déterminé les principaux facteurs impliqués dans la nucléation et la croissance de différents matériaux d’intérêt pharmaceutique. Le recouvrement des zones de nucléation et de croissance nous a permis de discuter les tendances à la cristallisation et en particulier le rôle fondamental de l'énergie libre interfaciale. Cette analyse a notamment permis de clarifier la cristallisation préférentielle vers certains polymorphes métastables ou la capacité inexpliquée à vitrifier de certains matériaux.