O cloridrato de melfalano (MEH) é um quimioterápico com atividade antitumoral conhecido por seus grupos de agentes alquílicos. Durante as últimas décadas, o fármaco tem sido administrado em pacientes em tratamento de câncer, como de mama e ovário, sendo direcionado também ao tratamento de mieloma múltiplo. Comercialmente, está disponível na forma de comprimidos e injeções; no entanto, a sua administração oral apresenta algumas limitações como eliminação pré-sistêmica e absorção incompleta. Neste trabalho, sua estrutura cristalina é determinada usando um procedimento de simulated annealing e dados de difração de raios X de pó e seu modelo é confirmado através do refinamento de Rietveld, que mostra uma boa concordância visual entre o modelo obtido e os dados experimentais. Além disso, os parâmetros estatísticos em conjunto com o ajuste visual fornecem evidências de uma estrutura plausível. Como o MEH apresenta baixa solubilidade em água, uma triagem realizada no programa Mercury (utilizando o módulo CSD-Materials) indicou a possibilidade de utilização de diferentes síntons moleculares para melhorar o desempenho da droga. Processos de moagem (moagem manual e mecanoquímica) são conduzidos nas associações do MEH com alguns coformadores (ácido Lglutâmico (GLU), lactose (LAC), sacarina (SAC) e cafeína (CAF)), formando misturas estequiométricas. Características vibracionais feitas com a associação entre o MEH e CAF demonstram baixos níveis de energia. Efeitos sobre a viabilidade celular da associação entre fármaco e o coformador (MEH-CAF) são estudados em diferentes concentrações e exibem maior citotoxicidade frente à linhagem celular HeLa (tumor de colo de útero) comparado com células saudáveis MRC-5 (fibroblastos de pulmão de feto humano).