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【ReadCrystal社】MicroEDプラットフォームの紹介 ～新薬開発・材料研究など広範な研究開発分野への応用事例～

ReadCrystal社について


ReadCrystal社は、北京大学のSun Junliang教授が率いるストックホルム大学MicroED技術発明チームによって設立され、世界に先駆けてMicroEDプラットフォームを築き、商用化をしました。同社は、MicroEDの為に、解析ハードウェアとソフトウェアを自社開発し、高度な解析技術を構築しています。以下に実際の解析事例とともに、MicroEDの有用性についてご紹介します。

自社開発ソフトウェアを活用し、多くの低分子構造解析を成功させてきました。


MicroEDについて


MicroED（Microcrystal Electron Diffraction）は、2018年にサイエンス誌の「Top 10 Global Technological Advancements」に選ばれた革新的な解析技術です。これは、2017年にノーベル賞を受賞したクライオ電子顕微鏡（クライオEM）の応用技術で、従来の手法では解析が難しかった微小結晶の高精度な構造解析を可能にしました。新薬開発や材料研究など、多岐にわたる分野で注目されています。


MicroEDは、高エネルギーの電子ビームを利用して結晶と強く相互作用させ、X線のサイズ要件（0.1 μm）よりもはるかに小さい粒子から高解像度の回折データを収集します。この技術により、サンプルの形状や純度、サイズに関する要求が大幅に低減され、医薬品原薬の解析をはじめとする新薬研究開発において重要な役割を果たしています。また、材料科学分野でもその応用が進んでおり、新規機能性材料の開発に貢献しています。高性能セラミックス、電池材料、触媒、または多孔質材料などの分野では、ナノスケールの結晶構造解析が材料特性の最適化に不可欠です。


MicroEDを活用することで、従来の方法では解析が困難だった微小結晶や複雑な混合物の構造情報を得ることができ、材料設計の精度向上に繋がります。


電子線回折の利点を生かし。製薬研究開発や新規材料研究開発に応用されています。



低分子医薬品分野における活用事例


ワークフロー

サンプル調製からデータ収集・処理、レポートの作成までサポートが可能です。


粉末サンプルの構造解析


MicroEDは解析対象となる結晶のサイズ要件が非常に低いため、大型の単結晶を育成することが難しい一部の医薬品についても、粉末から適切な微結晶粒子を直接選択することが可能です。MicroEDによる構造解析で要求される結晶の最小直径は、わずか100nmです。


原薬等の粉末サンプルから適切な微小結晶を選定して解析が可能です。


共晶医薬品の構造解析


共晶医薬品の2つのリガンドは水素結合によって結びついており、従来の単結晶育成法で解離可能です。共晶医薬品の構造と2つのリガンドの比率は、MicroEDを用いた粉末医薬品のインシチュ構造解析と分子の絶対配置によって決定されました。


低分子医薬品分析（CMC）研究に活用頂けます。


低分子化合物の絶対配置解析


MicroEDが発する電子ビームは医薬品分子内の原子と相互作用し、得られる電子回折パターンには強い動的効果が現れます。この効果はキラリティによって異なります。動的リファインメントを用いることで、キラル化合物の絶対配置を確認し、誤ったキラリティによる生物学的影響の違いを回避することができます。


キラリティの判別により、生物活性物質の機能予測に貢献します。



新規素材開発分野における活用事例





ワークフロー

サンプル調製からデータ収集・処理、レポートの作成までサポートが可能です。


MOF構造解析


新規に開発された金属有機フレームワーク（MOF）を、電子回転回折法（cRED）により結晶構造を解明しました。計算結果により、Ni(DMBD)-MOFが優れた電気伝導性を持つことが確認され、酸素進化反応（OER）において優れた性能を示すことが明らかになりました。200 nm以下の微小結晶をわずか4日間の短期間で解析しました。


次世代の多孔質材料であるMOFの解析にも応用可能です。


配位高分子


ナノファイバーの結晶構造とヤヌス表面が解析されたことで、配位高分子の自己組織化と界面安定化のメカニズムが明らかになりました。200~300 nmの微小結晶解析は３日間で完了しました。


多岐にわたる機能をデザイン・制御できる配位高分子の解析を短期間で完了することができます。


エネルギー素材


連続回転電子回折（cRED）によって、標準LCO（N-LCO）と高電圧LCO（H-LCO）の構造的差異を解析しました。コバルト酸化物層の曲率が高電位での安定性と性能を左右することを明らかにし、新しい正極材料設計の指針を提供しました。


電池材料研究にも適応が可能です。



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