Un procédé miniaturisé pour la production d’un médicament utile aux missions de la NASA
Les chercheurs du Laboratoire CiTOS - Center for Integrated Technology and Organic Synthesis (Unité de recherche MolSys, Faculté des Sciences) de l’Université de Liège ont développé un système miniaturisé pour la première synthèse en flux continu du modafinil, un des médicaments disponibles dans la trousse médicale de la station spatiale internationale (ISS). Une étude réalisée en collaboration avec le Crystallization Design Institute (CDI) de l'Université de Porto Rico, dans le cadre d'un programme NASA-EPSCoR qui fait l’objet d’une publication dans le journal Green Chemistry où elle est listée parmi les recherches les plus marquantes de l’année 2022 (2022 Green Chemistry Hot Articles).
L
e modafinil, un psychostimulant utilisé dans le traitement de la narcolepsie et de l'hypersomnie idiopathique, suscite un intérêt croissant chez les chercheurs en raison de son absence de risque de dépendance et de son potentiel exaltant sur les performances cognitives (« smart drug »). Bien qu'il ait été approuvé à l'origine dans la pharmacopée occidentale pour traiter la narcolepsie, son utilisation s'est étendue au traitement d'autres affections entraînant une asthénie, comme le cancer ou la dépression. Son profil unique en a également fait le seul stimulant actuellement approuvé par l’armée américaine et l'un des médicaments sélectionnés pour la trousse médicale de la station spatiale internationale (ISS).
Forts d’une expérience reconnue internationalement dans le domaine de la microfluidique et de la production de composés à haute valeur ajoutée en flux continu, les chercheurs du laboratoire CiTOS (Center for Integrated Technology and Organic Synthesis), dirigé par Jean-Christophe Monbaliu, se sont intéressés au développement d’un procédé miniaturisé permettant la synthèse de cette molécule. Cette étude est non seulement pionnière en matière de technologie de production, mais également en termes de coût, de rapidité d’exécution et d’empreinte environnementale réduite. « Ce résultat a été obtenu en capitalisant sur les points forts de la technologie des procédés continus microfluidiques tels que le mélange hautement efficace, le contrôle de la stœchiométrie et l’intensification effective des réactions, explique le directeur de CiTOS. Seule la technologie des procédés fluidiques ne suffit cependant pas à réduire de facto l’empreinte environnementale globale d’un procédé ; la chimie et les conditions/additifs pour accéder au modafinil ont également été complétement revisités. De cette manière, notre laboratoire a réussi à préparer le modafinil à partir de matières premières largement disponibles, avec une dose complète du composé final obtenue en moins de 10 minutes dans un réacteur de la taille d’une main. L’isolation d'un produit de qualité pharmaceutique (standards de la pharmacopée US) a également été considérablement simplifiée pour en augmenter l’attractivité. »
Le projet est une collaboration parrainée par la NASA avec la collaboration de l'Université de Porto Rico et le Crystallization Design institute (CDI) dirigé par le Dr. Torsten Stelzer dans le cadre du développement d'un système holistique et compact pour la production de composés pharmaceutiques pour les missions spatiales de longue durée.
« L'objectif final est de construire un système suffisamment compact, efficace et sûr pour être embarqué à bord d’une navette spatiale et permettre la préparation de médicaments, conclut Diana Silva, chercheuse post-doctorale au CDI et au CiTOS, et première auteure de l’article. Cette capacité embarquée de préparation de médicament est essentielle pour contrer la courte durée de conservation des médicaments dans l’espace, surtout pour de futures missions de longue durée. » Cette technologie permettra également de résoudre les problèmes terrestres inhérents aux schémas de production globale désuets, tels que les pénuries de médicaments, la rupture de la chaîne d'approvisionnement, la précarité de l’accès aux médicaments dans les endroits isolés et la production de médicaments orphelins.
Référence scientifique
V. Silva-Brenes, N. Emmanuel, V. López Mejías, J. Duconge, C. Vlaar, T. Stelzer and J.-C. M. Monbaliu, Out-smarting smart drug modafinil through flow chemistry, Green Chemistry, 2022, 24, 2094-2103.
Financement
Ce travail est soutenu par NASA EPSCoR (Personalized Medication System for Deep Space Missions, NASA grant 80NSSC19M0148), l'Université de Porto Rico, l'Université de Liège et le F.R.S.-FNRS (Subvention incitative à la recherche scientifique MIS F453020F, JCMM).
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