ในวิทยาศาสตร์วัสดุ (โดยเฉพาะผลึกศาสตร์ ) โคคริสตัลคือ " ของแข็งที่เป็นผลึก วัสดุ เฟสเดียวที่ประกอบด้วยสารประกอบโมเลกุลหรือ ไอออนิกที่แตกต่างกันสองชนิดขึ้น ไป โดยทั่วไปในอัตราส่วนทางเคมีที่สมดุลซึ่งไม่ใช่ทั้งโซลเวตหรือเกลือ ธรรมดา " ^{[ 1 ]}คำจำกัดความที่กว้างกว่าคือ โคคริสตัล "ประกอบด้วยส่วนประกอบสองชนิดขึ้นไปที่สร้างโครงสร้างผลึก เฉพาะ ที่มีคุณสมบัติเฉพาะ" มีการแบ่งย่อยโคคริสตัลหลายประเภท^{[ 2 ] [ 3 ]}

โคคริสตัลสามารถประกอบด้วยสารประกอบหลายประเภท รวมถึงไฮเดรตโซลเวต และแคลทเรตซึ่งเป็นหลักการพื้นฐานของเคมีแบบโฮสต์-เกสต์มีรายงานตัวอย่างการเกิดโคคริสตัลหลายร้อยตัวอย่างต่อปี

ควิน ไฮโดรน เป็น โคคริสตัลชนิดแรกที่มีการรายงานโดยฟรีดริช โวห์เลอร์ ศึกษาในปี พ.ศ. 2387 ควินไฮโดรนเป็นโคคริสตัลของควิโนนและไฮโดรควิโนน (ซึ่งในสมัยโบราณเรียกว่าควิโนล) เขาพบว่าวัสดุนี้ประกอบด้วยส่วนประกอบในอัตราส่วนโมล 1:1 ควินไฮโดรนได้รับการวิเคราะห์โดยกลุ่มต่างๆ มากมายในช่วงทศวรรษถัดมา และมีการสร้างโคคริสตัลที่เกี่ยวข้องหลายชนิดจากควิโนนที่มีฮาโลเจน^{[ 4 ]}

โคคริสตัลจำนวนมากที่ค้นพบในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 และต้นศตวรรษที่ 20 ได้รับการรายงานในOrganische Molekülverbindungenซึ่งตีพิมพ์โดยPaul Pfeifferในปี 1922 ^{[ 4 ]}หนังสือเล่มนี้แบ่งโคคริสตัลออกเป็นสองประเภท ได้แก่ โคคริสตัลที่ประกอบด้วยส่วนประกอบอนินทรีย์และอินทรีย์ และโคคริสตัลที่ประกอบด้วยส่วนประกอบอินทรีย์เท่านั้น โคคริสตัลอนินทรีย์และอินทรีย์ประกอบด้วยโมเลกุลอินทรีย์ที่ตกผลึกร่วมกับเกลืออัลคาไลและเกลืออัลคาไลน์เอิร์ธ กรดแร่ และฮาโลเจน เช่นในกรณีของควิโนนที่มีฮาโลเจน โคคริสตัลอินทรีย์และอินทรีย์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยสารประกอบอะโรมาติกโดยมีสัดส่วนที่สำคัญประกอบด้วยสารประกอบไดไนโตรอะโรมาติกหรือไตรไนโตรอะโรมาติก การค้นพบโคคริสตัลหลายชนิดที่มียูคาลิปโทลซึ่งเป็นสารประกอบที่ไม่มีกลุ่มอะโรมาติก ถือเป็นการค้นพบที่สำคัญซึ่งสอนนักวิทยาศาสตร์ว่าการเรียงซ้อนแบบไพไม่ใช่สิ่งจำเป็นสำหรับการก่อตัวของโคคริสตัล^{[ 4 ]}

มีการค้นพบโคคริสตัลอย่างต่อเนื่องตลอดช่วงทศวรรษ 1900 บางส่วนถูกค้นพบโดยบังเอิญ และบางส่วนถูกค้นพบโดย เทคนิค การคัดกรองความรู้เกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลและผลกระทบต่อการจัดเรียงผลึกทำให้สามารถออกแบบโคคริสตัลที่มีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่ต้องการได้ ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา ความสนใจในการวิจัยโคคริสตัลเพิ่มมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมยา^{[ 5 ]}

โคคริสตัลคิดเป็นประมาณ 0.5% ของโครงสร้างผลึกที่เก็บไว้ในฐานข้อมูลโครงสร้างเคมบริดจ์ (CSD) ^{[ 5 ]}อย่างไรก็ตาม การศึกษาโคคริสตัลมีประวัติยาวนานกว่า 160 ปี และมีการนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ มากมาย เช่น เภสัชกรรม สิ่งทอ กระดาษ กระบวนการทางเคมี การถ่ายภาพ เชื้อเพลิงขับดัน และอิเล็กทรอนิกส์^{[ 4 ]}

ความหมายของคำว่าโคคริสตัลนั้นเป็นเรื่องที่ถกเถียงกันอยู่ นิยามหนึ่งระบุว่าโคคริสตัลคือโครงสร้างผลึกที่ประกอบด้วยส่วนประกอบอย่างน้อยสองส่วน โดยส่วนประกอบเหล่านั้นอาจเป็นอะตอม ไอออน หรือโมเลกุล^{[ 4 ]}บางครั้งนิยามนี้ก็ขยายความโดยระบุว่าส่วนประกอบเหล่านั้นต้องเป็นของแข็งในรูปบริสุทธิ์ภายใต้สภาวะแวดล้อม^{[ 6 ]}อย่างไรก็ตาม มีการโต้แย้งว่าการแบ่งแยกตามสถานะแวดล้อมนี้เป็นไปโดยพลการ^{[ 7 ]}นิยามที่ครอบคลุมมากกว่าคือโคคริสตัล "ประกอบด้วยส่วนประกอบสองส่วนขึ้นไปที่ก่อตัวเป็นโครงสร้างผลึกเฉพาะที่มีคุณสมบัติเฉพาะ" ^{[ 8 ]}เนื่องจากการใช้คำที่แตกต่างกัน โครงสร้างเช่นโซลเวตและแคลทเรตอาจถูกพิจารณาว่าเป็นโคคริสตัลหรือไม่ก็ได้ในสถานการณ์ที่กำหนด ความแตกต่างระหว่างเกลือ ผลึก และโคคริสตัลนั้นอยู่ที่การถ่ายโอนโปรตอนเท่านั้น การถ่ายโอนโปรตอนจากส่วนประกอบหนึ่งไปยังอีกส่วนประกอบหนึ่งในผลึกนั้นขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม ด้วยเหตุนี้ จึงอาจคิดได้ว่าเกลือผลึกและโคคริสตัลเป็นปลายสองด้านของสเปกตรัมการถ่ายโอนโปรตอน โดยที่เกลือได้ทำการถ่ายโอนโปรตอนเสร็จสมบูรณ์ที่ปลายด้านหนึ่ง และไม่มีการถ่ายโอนโปรตอนสำหรับโคคริสตัลที่ปลายอีกด้านหนึ่ง^{[ 8 ]}

ส่วนประกอบต่างๆ มีปฏิสัมพันธ์กันผ่านปฏิสัมพันธ์ที่ไม่ใช่พันธะโควาเลนต์ เช่นพันธะไฮโดรเจนปฏิสัมพันธ์ไอออนิกปฏิสัมพันธ์แวนเดอร์วาลส์และปฏิสัมพันธ์ Πปฏิสัมพันธ์เหล่านี้ทำให้เกิดพลังงานแลตติซ ของโคคริสตัล ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะมีเสถียรภาพมากกว่าโครงสร้างผลึกของส่วนประกอบแต่ละชนิด^{[ 9 ]}ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลและโครงสร้างผลึกที่เกิดขึ้นสามารถสร้างคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่แตกต่างจากคุณสมบัติของส่วนประกอบแต่ละชนิดได้^{[ 10 ]}คุณสมบัติดังกล่าวได้แก่ จุดหลอมเหลว ความสามารถในการละลาย ความเสถียรทางเคมีและคุณสมบัติทางกล โคคริสตัลบางชนิดพบว่ามีอยู่เป็นพอลิมอร์ฟซึ่งอาจแสดงคุณสมบัติทางกายภาพที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับรูปแบบของผลึก^{[ 10 ]}

แผนภาพเฟสที่กำหนดจาก "วิธีสัมผัส" ของกล้องจุลทรรศน์ ความร้อน มีคุณค่าในการตรวจจับโคคริสตัล^{[ 4 ]}การสร้างแผนภาพเฟสเหล่านี้เป็นไปได้เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงจุดหลอมเหลวเมื่อเกิดโคคริสตัล สารผลึกสองชนิดถูกวางบนด้านใดด้านหนึ่งของสไลด์กล้องจุลทรรศน์และถูกหลอมเหลวและแข็งตัวใหม่ตามลำดับ กระบวนการนี้สร้างฟิล์มบาง ๆ ของแต่ละสารโดยมีโซนสัมผัสอยู่ตรงกลาง สามารถสร้างแผนภาพเฟสจุดหลอมเหลวได้โดยการให้ความร้อนสไลด์อย่างช้า ๆ ภายใต้กล้องจุลทรรศน์และสังเกตจุดหลอมเหลวของส่วนต่าง ๆ ของสไลด์ สำหรับแผนภาพเฟสแบบไบนารีอย่างง่าย หาก สังเกตเห็น จุดยูเทคติกหนึ่งจุดแสดงว่าสารนั้นไม่ได้ก่อตัวเป็นโคคริสตัล หากสังเกตเห็นจุดยูเทคติกสองจุด แสดงว่าองค์ประกอบระหว่างสองจุดนี้สอดคล้องกับโคคริสตัล

มีกลยุทธ์การสังเคราะห์มากมายที่สามารถใช้ในการเตรียมโคคริสตัล อย่างไรก็ตาม การเตรียมโคคริสตัลเดี่ยวสำหรับการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์อาจเป็นเรื่องยาก เนื่องจากเป็นที่ทราบกันดีว่าต้องใช้เวลาถึง 6 เดือนในการเตรียมวัสดุเหล่านี้^{[ 8 ]}

โดยทั่วไปแล้ว โคคริสตัลจะถูกสร้างขึ้นผ่านการระเหยอย่างช้าๆ ของสารละลายของส่วนประกอบทั้งสอง วิธีการนี้ประสบความสำเร็จกับโมเลกุลที่มีคุณสมบัติพันธะไฮโดรเจนที่เสริมกัน ซึ่งในกรณีนี้การเกิดโคคริสตัลมีแนวโน้มที่จะได้รับความโปรดปรานทางอุณหพลศาสตร์^{[ 11 ]}

มีวิธีการอื่นๆ อีกมากมายในการผลิตโคคริสตัล การตกผลึกโดยใช้สารก่อโคคริสตัลชนิดหนึ่งในปริมาณโมลที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดโคคริสตัลได้โดยการลดความสามารถในการละลายของส่วนประกอบนั้น อีกวิธีหนึ่งในการสังเคราะห์โคคริสตัลคือการตกผลึกในสารละลายข้นเช่นเดียวกับการตกผลึกใดๆ การพิจารณาตัวทำละลายมีความสำคัญ การเปลี่ยนตัวทำละลายจะเปลี่ยนปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลและอาจนำไปสู่การก่อตัวของโคคริสตัล นอกจากนี้ การเปลี่ยนตัวทำละลายยังสามารถนำการพิจารณาเฟสมาใช้ได้ บทบาทของตัวทำละลายในการก่อตัวของนิวเคลียสของโคคริสตัลยังคงไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ แต่มีความสำคัญอย่างยิ่งในการที่จะได้โคคริสตัลจากสารละลาย^{[ 11 ]}

การทำให้ส่วนผสมหลอมเหลวของสารก่อโคคริสตัลเย็นตัวลงมักจะทำให้เกิดโคคริสตัลการใช้เมล็ดอาจเป็นประโยชน์^{[ 10 ]} อีกแนวทางหนึ่งที่ใช้ประโยชน์จากการเปลี่ยนแปลงเฟสคือการระเหิดซึ่งมักจะก่อให้เกิดไฮเดรต^{[ 12 ]}

การบด ทั้งแบบใช้ความร้อนและแบบใช้ของเหลวช่วย ถูกนำมาใช้เพื่อผลิตโคคริสตัล เช่น การใช้ครกและสากการใช้เครื่องบดลูกบอลเครื่องผสมแบบเรโซแนนซ์อะคูสติก หรือการใช้เครื่องบดแบบสั่น^{[ 13 ]} ในการบดหรือการนวดโดยใช้ของเหลวช่วย จะมีการเติมของเหลว (ตัวทำละลาย) ในปริมาณเล็กน้อยหรือน้อยกว่าปริมาณสารสัมพันธ์ลงในส่วนผสมที่กำลังบด วิธีนี้ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อเพิ่มอัตราการเกิดโคคริสตัล แต่มีข้อดีเหนือกว่าการบดแบบธรรมดา เช่น ผลผลิตที่เพิ่มขึ้น ความสามารถในการควบคุมการผลิตโพลีมอร์ฟ ความเป็นผลึกของผลิตภัณฑ์ที่ดีขึ้น และสามารถนำไปใช้กับสารก่อโคคริสตัลได้หลากหลายมากขึ้น^{[ 14 ]} และการเกิดนิวเคลียสผ่านการเพาะเมล็ด^{[ 12 ]}

ของไหลยิ่งยวด (SCFs) ทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการเจริญเติบโตของโคคริสตัล การเจริญเติบโตของผลึกเกิดขึ้นเนื่องจากคุณสมบัติเฉพาะของ SCFs โดยใช้คุณสมบัติของของไหลยิ่งยวดที่แตกต่างกัน ได้แก่ พลังการละลายของ CO2 _{ยิ่งยวด}ผลของสารต้านการละลาย และการเพิ่มประสิทธิภาพการทำให้เป็นละออง^{[ 15 ] [ 16 ]}

การใช้เฟสกลางในการสังเคราะห์สารประกอบของแข็งก็ถูกนำมาใช้เช่นกัน การใช้ไฮเดรตหรือเฟสอสัณฐานเป็นเฟสกลางระหว่างการสังเคราะห์ในเส้นทางของแข็งได้รับการพิสูจน์แล้วว่าประสบความสำเร็จในการสร้างโคคริสตัล นอกจากนี้ยังสามารถใช้รูปแบบโพลีมอร์ฟิกที่ไม่เสถียรของตัวสร้างโคคริสตัลตัวหนึ่งได้ ในวิธีนี้ รูปแบบที่ไม่เสถียรทำหน้าที่เป็นเฟสกลางที่ไม่เสถียรในเส้นทางการเกิดนิวเคลียสของโคคริสตัล เช่นเดียวกับทุกครั้ง จำเป็นต้องมีการเชื่อมต่อที่ชัดเจนระหว่างส่วนประกอบคู่ของโคคริสตัล นอกเหนือจากข้อกำหนดทางอุณหพลศาสตร์เพื่อสร้างสารประกอบเหล่านี้^{[ 10 ]}

ที่สำคัญคือ เฟสที่ได้นั้นไม่ขึ้นอยู่กับวิธีการสังเคราะห์ที่ใช้ อาจดูเหมือนง่ายที่จะสังเคราะห์วัสดุเหล่านี้ แต่ในทางตรงกันข้าม การสังเคราะห์นั้นไม่ใช่เรื่องปกติ^{[ 11 ]}

โคคริสตัลสามารถระบุลักษณะได้หลากหลายวิธีการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ ของผง พิสูจน์แล้วว่าเป็นวิธีที่ใช้กันมากที่สุดในการระบุลักษณะของโคคริสตัล สามารถมองเห็นได้อย่างง่ายดายว่ามีการสร้างสารประกอบที่ไม่ซ้ำกัน และหากเป็นไปได้ว่าจะเป็นโคคริสตัลหรือไม่ เนื่องจากสารประกอบแต่ละชนิดมีไดอะแกรมการเลี้ยวเบนของผงที่แตกต่างกัน^{[ 6 ]} การเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ของผลึกเดี่ยวอาจทำได้ยากในโคคริสตัลบางชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกิดจากการบด เนื่องจากวิธีนี้มักจะให้ผง อย่างไรก็ตาม รูปแบบเหล่านี้มักจะเกิดขึ้นได้จากวิธีการอื่น ๆ เพื่อให้ได้ผลึกเดี่ยว^{[ 14 ]}

นอกเหนือจากวิธีการทางสเปกโทรสโกปีทั่วไป เช่นFT-IRและRaman spectroscopyแล้ว สเปกโทรสโกปี NMR ของของแข็งยังช่วยให้สามารถแยกแยะ โคคริสตัล ไครัลและราเซมิกที่มีโครงสร้างคล้ายกันได้^{[ 14 ]}

อาจใช้วิธีทางกายภาพอื่นๆ ในการวิเคราะห์ลักษณะเฉพาะได้ การวิเคราะห์เทอร์โมกราวิเมตริก (TGA) และการวิเคราะห์แคลอรีเมตรีแบบดิฟเฟอเรนเชียลสแกนนิง (DSC) เป็นสองวิธีที่ใช้กันทั่วไปในการกำหนดจุดหลอมเหลว การเปลี่ยนเฟส และปัจจัยเอนทัลปี ซึ่งสามารถนำมาเปรียบเทียบกับสารก่อผลึกร่วมแต่ละชนิดได้

วิศวกรรมโคคริสตัลมีความเกี่ยวข้องกับการผลิตวัสดุพลังงาน ยา และสารประกอบอื่นๆ ในบรรดาเหล่านี้ การประยุกต์ใช้ที่ได้รับการศึกษาและใช้งานอย่างกว้างขวางที่สุดคือการพัฒนายา และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง การก่อตัว การออกแบบ และการนำส่วนประกอบยาออกฤทธิ์ (API) มาใช้ การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและองค์ประกอบของ API สามารถส่งผลต่อชีวปริมาณออกฤทธิ์ของยา ได้อย่างมาก ^{[ 11 ]}วิศวกรรมโคคริสตัลใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติเฉพาะของแต่ละองค์ประกอบเพื่อสร้างสภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการละลาย ซึ่งในที่สุดจะช่วยเพิ่มชีวปริมาณออกฤทธิ์ของยา แนวคิดหลักคือการพัฒนาคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่เหนือกว่าของ API ในขณะที่รักษาคุณสมบัติของโมเลกุลยาให้คงที่^{[ 12 ]}โครงสร้างโคคริสตัลยังกลายเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการค้นพบยา วิธี การคัดกรองเสมือนจริง ตามโครงสร้าง เช่น การด็อกกิ้ง ใช้โครงสร้างโคคริสตัลของโปรตีนหรือตัวรับที่รู้จักเพื่ออธิบายโครงสร้างการจับกันระหว่างลิแกนด์และตัวรับแบบใหม่^{[ 17 ]}

วิศวกรรมโคคริสตัลมีความสำคัญอย่างยิ่งในสาขาเภสัชกรรม จนกระทั่งมีการตั้งชื่อโคคริสตัลหลายองค์ประกอบย่อยว่า โคคริสตัลทางเภสัชกรรม เพื่ออ้างถึงองค์ประกอบที่ก่อตัวเป็นโคคริสตัลที่เป็นของแข็งและ API (สารออกฤทธิ์ทางเภสัชกรรม) ที่เป็นโมเลกุลหรือไอออนิก อย่างไรก็ตาม ยังมีการจำแนกประเภทอื่นๆ อีก เมื่อองค์ประกอบอย่างน้อยหนึ่งอย่างไม่ได้อยู่ในรูปของแข็งภายใต้สภาวะแวดล้อม ตัวอย่างเช่น หากองค์ประกอบหนึ่งเป็นของเหลวภายใต้สภาวะแวดล้อม โคคริสตัลนั้นอาจถูกพิจารณาว่าเป็นโคคริสตัลโซลเวต ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ สถานะทางกายภาพขององค์ประกอบแต่ละชนิดภายใต้สภาวะแวดล้อมเป็นแหล่งเดียวของการแบ่งแยกในการจำแนกประเภทเหล่านี้ แผนการตั้งชื่อการจำแนกประเภทของโคคริสตัลอาจดูเหมือนมีความสำคัญน้อยต่อตัวโคคริสตัลเอง แต่ในการจัดหมวดหมู่นั้นมีข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับคุณสมบัติทางกายภาพ เช่น ความสามารถในการละลายและจุดหลอมเหลว และความเสถียรของ API ^{[ 11 ]}

วัตถุประสงค์ของโคคริสตัลทางเภสัชกรรมคือการมีคุณสมบัติที่แตกต่างจากที่คาดหวังจาก API บริสุทธิ์โดยไม่ต้องสร้างและ/หรือทำลายพันธะโควาเลนต์^{[ 18 ]} โคคริสตัลทางเภสัชกรรมกลุ่มแรกๆ ที่มีการรายงานคือซัลโฟนาไมด์^{[ 12 ]}ดังนั้นขอบเขตของโคคริสตัลทางเภสัชกรรมจึงเพิ่มขึ้นบนพื้นฐานของปฏิสัมพันธ์ระหว่าง API และสารก่อโคคริสตัล โดยทั่วไป API มีความสามารถในการสร้างพันธะไฮโดรเจนที่ภายนอก ซึ่งทำให้มีความไวต่อการเกิดพอลิมอร์ฟิซึม มากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของโซลเวตโคคริสตัลซึ่งสามารถทราบได้ว่ามีรูปแบบพอลิมอร์ฟิกที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ยาซัลฟาไทอะ โซล ซึ่งเป็น ยาต้านจุลชีพชนิดรับประทานและทาที่ใช้กันทั่วไปมีโซลเวตมากกว่าร้อยชนิด ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญในสาขาเภสัชกรรมที่จะต้องตรวจสอบรูปแบบพอลิมอร์ฟิกทุกรูปแบบของโคคริสตัลก่อนที่จะพิจารณาว่าเป็นวิธีการปรับปรุง API ที่มีอยู่ได้อย่างแท้จริง การก่อตัวของโคคริสตัลทางเภสัชกรรมยังสามารถขับเคลื่อนได้ด้วยหมู่ฟังก์ชันหลายหมู่บน API ซึ่งทำให้เกิดความเป็นไปได้ของรูปแบบโคคริสตัลแบบไบนารี เทอร์นารี และลำดับที่สูงกว่า^{[ 19 ]}อย่างไรก็ตาม ตัวก่อโคคริสตัลถูกใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพคุณสมบัติของ API แต่ยังสามารถใช้ในการแยกและ/หรือทำให้บริสุทธิ์ของ API เพียงอย่างเดียว เช่น การแยกเอนันติโอเมอร์ออกจากกัน และกำจัดออกก่อนการผลิตยา^{[ 11 ]}

ด้วยเหตุผลที่ว่าคุณสมบัติทางกายภาพของโคคริสตัลทางเภสัชกรรมอาจเปลี่ยนแปลงไปตามปริมาณและความเข้มข้นของส่วนประกอบแต่ละชนิด คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งที่เปลี่ยนแปลงไปตามความเข้มข้นของส่วนประกอบคือความสามารถในการละลาย [ ^{18 ] พบ}ว่าหากความเสถียรของส่วนประกอบน้อยกว่าโคคริสตัลที่เกิดขึ้นระหว่างส่วนประกอบเหล่านั้น ความสามารถในการละลายของโคคริสตัลก็จะต่ำกว่าการรวมกันบริสุทธิ์ของส่วนประกอบแต่ละชนิด หากความสามารถในการละลายของโคคริสตัลต่ำลง แสดงว่ามีแรงผลักดันให้เกิดการตกผลึกร่วมกัน^{[ 6 ]}ที่สำคัญยิ่งกว่าสำหรับการใช้งานทางเภสัชกรรมคือความสามารถในการเปลี่ยนแปลงความเสถียรต่อการไฮเดรชั่นและการดูดซึมของ API ด้วยการก่อตัวของโคคริสตัล ซึ่งมีผลกระทบอย่างมากต่อการพัฒนายา โคคริสตัลสามารถเพิ่มหรือลดคุณสมบัติต่างๆ เช่น จุดหลอมเหลวและความเสถียรต่อความชื้นสัมพัทธ์เมื่อเทียบกับ API บริสุทธิ์ ดังนั้นจึงต้องศึกษาเป็นกรณีๆ ไปเพื่อนำไปใช้ในการปรับปรุงยาในตลาด^{[ 12 ]}

ได้มีการพัฒนากระบวนการคัดกรองเพื่อช่วยกำหนดการก่อตัวของโคคริสตัลจากส่วนประกอบสองชนิดและความสามารถในการปรับปรุงคุณสมบัติของ API บริสุทธิ์ ขั้นแรก จะกำหนดความสามารถในการละลายของสารประกอบแต่ละชนิด ประการที่สอง จะประเมินการตกผลึกร่วมของส่วนประกอบทั้งสอง สุดท้าย จะมีการคัดกรองแผนภาพเฟสและการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ ของผง (PXRD) เพิ่มเติมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพเงื่อนไขสำหรับการตกผลึกร่วมของส่วนประกอบ^{[ 6 ]} กระบวนการนี้ยังคงดำเนินการเพื่อค้นหาโคคริสตัลที่น่าสนใจทางเภสัชกรรม รวมถึง API ที่เรียบง่าย เช่นคาร์บามาเซพีน (CBZ) ซึ่งเป็นยาที่ใช้กันทั่วไปในการรักษา โรค ลมชัก โรคปวดเส้นประสาทไตรเจมินัลและโรคอารมณ์สอง ขั้ว CBZ มีเพียงหมู่ฟังก์ชันหลักหนึ่งหมู่ที่เกี่ยวข้องกับพันธะไฮโดรเจน ซึ่งทำให้ความเป็นไปได้ของการก่อตัวของโคคริสตัลง่ายขึ้น ซึ่งสามารถปรับปรุงการดูดซึมที่ต่ำได้อย่างมาก^{[ 11 ]}

อีกตัวอย่างหนึ่งของ API ที่กำลังศึกษาอยู่คือPiracetamหรือ (2-oxo-1-pyrrolidinyl)acetamide ซึ่งใช้ในการกระตุ้นระบบประสาทส่วนกลางและเพิ่มประสิทธิภาพการเรียนรู้และความจำ Piracetam มีโพลีมอร์ฟอยู่สี่แบบที่เกี่ยวข้องกับพันธะไฮโดรเจนของคาร์บอนิลและเอไมด์ปฐมภูมิ หมู่ฟังก์ชันพันธะไฮโดรเจนเหล่านี้เองที่ทำปฏิกิริยาและเพิ่มประสิทธิภาพการตกผลึกร่วมของ Piracetam กับกรดเจนติซิก ซึ่งเป็นยาต้านการอักเสบที่ไม่ใช่สเตียรอยด์ (NSAID) และกับกรด p-hydroxybenzoic ซึ่งเป็นไอโซเมอร์ของกรดซาลิไซลิกซึ่งเป็นสารตั้งต้นของแอสไพริน^{[ 11 ]}ไม่ว่า API ที่กำลังวิจัยอยู่จะเป็นอะไรก็ตาม เป็นที่ประจักษ์ถึงการประยุกต์ใช้ที่กว้างขวางและความเป็นไปได้ในการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องในขอบเขตของการพัฒนายา ดังนั้นจึงเห็นได้ชัดว่าแรงผลักดันของการตกผลึกร่วมยังคงประกอบด้วยการพยายามปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพที่โคคริสตัลที่มีอยู่ยังขาดอยู่^{[ 6 ] [ 11 ]}

เมื่อวันที่ 16 สิงหาคม 2559 องค์การอาหารและยาแห่งสหรัฐอเมริกา ( FDA ) ได้เผยแพร่ร่างแนวทางปฏิบัติเรื่องการจำแนกประเภทโคคริสตัลทางเภสัชกรรมในแนวทางนี้ FDA แนะนำให้ปฏิบัติต่อโคคริสตัลในฐานะพอลิมอร์ฟ ตราบใดที่มีหลักฐานแสดงให้เห็นว่าไม่มีพันธะไอออนิกอยู่

วัตถุระเบิดสองชนิด ได้แก่ HMXและCL-20ตกผลึกร่วมกันในอัตราส่วน 1:2 เพื่อสร้างวัตถุระเบิดแบบไฮบริด วัตถุระเบิดชนิดนี้มีความไวต่ำเช่นเดียวกับ HMX และมีพลังระเบิดเกือบเท่ากับ CL-20 การผสมวัตถุระเบิดทางกายภาพจะสร้างส่วนผสมที่มีความไวเท่ากับส่วนประกอบที่มีความไวมากที่สุด ซึ่งการตกผลึกร่วมกันสามารถเอาชนะปัญหานี้ได้^{[ 20 ]}

• การตกผลึก