Simulação computacional do carreador lipídico nanoestruturado contendo lipídeos da gordura da semente do Cupuaçu (Theobroma grandiflorum): Desenho, interação e estudo de dinâmica molecular
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v9i11.10433Palavras-chave:
Simulação computacional; Carreador lipídico nanoestruturado; Cupuaçu.Resumo
Os sistemas de liberação controlada de fármacos estão em constante evolução e desenvolvimento, assim como a busca de formulações promissoras e eficazes para a entrega de drogas. Métodos de simulação computacional viabilizam o desenvolvimento de sistemas complexos, como os carreadores lipídicos nanoestruturados (NLC), a compreensão da interação e da dinâmica entre a molécula de fármaco e o seu transportador. Neste estudo objetivou-se simular um NLC contendo triacilgliceróis da gordura de cupuaçu, a cera de carnaúba e o triacilglicerol de ácido cáprico/caprílico, estabilizados com tween 80 e pluronic e com um enantiômero do cetoconazol como fármaco. Inicialmente, misturas lipídicas foram estudadas por métodos de Calorimetria Exploratória Diferencial e Difração de Raios-X. Posteriormente, foram realizados estudos computacionais, dentre os quais, tem-se a docagem molecular do cetoconazol à mistura lipídica e a Dinâmica Molecular de um sistema NLC contendo o cetoconazol. A partir dos resultados obtidos foi possível observar as principais afinidades de ligação do fármaco e propiciar uma melhor formulação de NLC com o fármaco. Também foi possível propor um modelo tridimensional de NLC que se mostrou estável após dinâmica molecular e ideal para futuros estudos experimentais.
Referências
Arroio, A., Honório, K. M., & Silva, A. B. F. da. (2010). Quantum chemical properties used in structure-activity relationship studies. Química Nova, 33(3), 694–699. Doi:10.1590/S0100-40422010000300037
Brancolini, G., Kokh, D. B., Calzolai, L., Wade, R. C., & Corni, S. (2012). Docking of Ubiquitin to Gold Nanoparticles. ACS Nano, 6(11), 9863–9878. Doi:10.1021/nn303444b
Bruxel, F., Laux, M., Wild, L. B., Fraga, M., Koester, L. S., & Teixeira, H. F. (2012). Nanoemulsões como sistemas de liberação parenteral de fármacos. Química Nova, 35(9), 1827–1840. Doi:10.1590/S0100-40422012000900023
Carvalho, I., Pupo, M. T., Borges, Á. D. L., & Bernardes, L. S. C. (2003). Introdução a modelagem molecular de fármacos no curso experimental de química farmacêutica. Química Nova, 26(3), 428–438. Doi:10.1590/S0100-40422003000300023
Costa, R. S. da, Santos, O. V. dos, Lannes, S. C. da S., Casazza, A. A., Aliakbarian, B., Perego, P., Ribeiro-Costa, R. M., Converti, A., & Silva Júnior, J. O. C. (2020). Bioactive compounds and value-added applications of cupuassu (Theobroma grandiflorum Schum.) agroindustrial by-product. Food Science and Technology, 40(2), 401–407. Doi:10.1590/fst.01119
Desai, P. V., Raub, T. J., & Blanco, M.-J. (2012). How hydrogen bonds impact P-glycoprotein transport and permeability. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 22(21), 6540–6548. Doi: 10.1016/j.bmcl.2012.08.059
Engel, T., & Reid, P. (2006). Quantum Chemistry and Spectroscopy with Spartan Student Physical Chemistry Software. Washington: Prentice Hall.
Galindo, M.V., Paglione, I. dos S., Coelho, A. R., Leimann, F. V., & Shirai, M. A. (2020). Production of chitosan nanoparticles and application as coating in starch and poly(lactic acid) sheets. Research, Society and Development, 9(9), 1-15. Doi:10.33448/rsd-v9i9.7694
Gilabert‐Escrivá, M. V., Gonçalves, L. A. G., Silva, C. R. S., & Figueira, A. (2002). Fatty acid and triacylglycerol composition and thermal behaviour of fats from seeds of Brazilian Amazonian Theobroma species. Journal of the Science of Food and Agriculture, 82(13), 1425–1431. Doi: 10.1002/jsfa.1107
Haider, M., Abdin, S. M., Kamal, L., & Orive, G. (2020). Nanostructured Lipid Carriers for Delivery of Chemotherapeutics: A Review. Pharmaceutics, 12(3). Doi:10.3390/pharmaceutics12030288
Jämbeck, J. P. M., Eriksson, E. S. E., Laaksonen, A., Lyubartsev, A. P., & Eriksson, L. A. (2014). Molecular Dynamics Studies of Liposomes as Carriers for Photosensitizing Drugs: Development, Validation, and Simulations with a Coarse-Grained Model. Journal of Chemical Theory and Computation, 10(1), 5–13. Doi:10.1021/ct400466m
Klein, C., & Dutrow, B. (2009). Manual de Ciência dos Minerais. Porto Alegre: Bookman Editora.
Lacatusu, I., Niculae, G., Badea, N., Stan, R., Popa, O., Oprea, O., & Meghea, A. (2014). Design of soft lipid nanocarriers based on bioactive vegetable oils with multiple health benefits. Chemical Engineering Journal, 246, 311–321. Doi:10.1016/j.cej.2014.02.041
Lai, L., & Barnard, A. S. (2015). Functionalized Nanodiamonds for Biological and Medical Applications. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 15(2), 989–999. Doi:10.1166/jnn.2015.9735
Lee, H., & Pastor, R. W. (2011). Coarse-Grained Model for PEGylated Lipids: Effect of PEGylation on the Size and Shape of Self-Assembled Structures. The Journal of Physical Chemistry B, 115(24), 7830–7837. Doi:10.1021/jp2020148
Martínez, L., Andrade, R., Birgin, E. G., & Martínez, J. M. (2009). PACKMOL: A package for building initial configurations for molecular dynamics simulations. Journal of Computational Chemistry, 30(13), 2157–2164. https://Doi.org/10.1002/jcc.21224
Martins, C. R., Lopes, W. A., & Andrade, J. B. de. (2013). Organic compound solubility. Química Nova, 36(8), 1248–1255. Doi:10.1590/S0100-40422013000800026
Milanovic, J., Manojlovic, V., Levic, S., Rajic, N., Nedovic, V., & Bugarski, B. (2010). Microencapsulation of flavors in carnauba wax. Sensors (Basel, Switzerland), 10(1), 901–912. Doi:10.3390/s100100901
Morris, G.M., Huey, R., Lindstrom, W., Sanner, M.F. Belew, R.K., Goodsell, D.S., & Olson, A.J. (2009). AutoDock4 and AutoDockTools4: automated docking with selective receptor flexibility, J. Comput. Chem. 30, 2785–2791. Doi:10.1002/jcc.21256
Namba, A. M., Silva, V. B. da, & Silva, C. H. T. P. da. (2008). Dinâmica molecular: Teoria e aplicações em planejamento de fármacos. Eclética Química, 33(4), 13–23. Retrieved from https://www.scielo.br/pdf/eq/v33n4/v33n4a02.pdf
Novotná, A., Krasulová, K., Bartoňková, I., Korhoňová, M., Bachleda, P., Anzenbacher, P., & Dvořák, Z. (2014). Dual Effects of Ketoconazole cis-Enantiomers on CYP3A4 in Human Hepatocytes and HepG2 Cells. PLoS ONE, 9(10). Doi:10.1371/journal.pone.0111286
Pereira, A. S., Shitsuka, D. M., Parreira, F. J, & Shitsuka, R. (2018). Metodologia da pesquisa Científica. Rio Grande do Sul: Universidade Federal de Santa Maria.
Plumley, J. A., & Dannenberg, J. J. (2011). A comparison of the behavior of functional/basis set combinations for hydrogen-bonding in the water dimer with emphasis on basis set superposition error. Journal of Computational Chemistry, 32(8), 1519–1527. Doi:10.1002/jcc.21729
Puri, A., Loomis, K., Smith, B., Lee, J.-H., Yavlovich, A., Heldman, E., & Blumenthal, R. (2009). Lipid-Based Nanoparticles as Pharmaceutical Drug Carriers: From Concepts to Clinic. Critical reviews in therapeutic drug carrier systems, 26(6), 523–580. Retrieved from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2885142/
Quast, L. B., Luccas, V., & Kieckbusch, T. G. (2011). Physical properties of pre-crystallized mixtures of cocoa butter and cupuassu fat. Grasas y Aceites, 62(1), 62–67. Doi:10.3989/gya.034010
Ramezani, M., & Shamsara, J. (2016). Application of DPD in the design of polymeric nano-micelles as drug carriers. Journal of Molecular Graphics and Modelling, 66, 1–8. Doi:10.1016/j.jmgm.2016.01.010
Ramezanpour, M., Leung, S. S. W., Delgado-Magnero, K. H., Bashe, B. Y. M., Thewalt, J., & Tieleman, D. P. (2016). Computational and experimental approaches for investigating nanoparticle-based drug delivery systems. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes, 1858, 1688–1709. Doi:10.1016/j.bbamem.2016.02.028
Razmimanesh, F., Amjad-Iranagh, S., & Modarress, H. (2015). Molecular dynamics simulation study of chitosan and gemcitabine as a drug delivery system. Journal of Molecular Modeling, 21(7), 165. Doi:10.1007/s00894-015-2705-2
Rosa, R. L. da, Serbai, L., Novak, R. S., Paula, J. de F. P. de, Toledo, A. C. O., Carvalho, V. V. M. de, & Boscardin, P. M. D. (2020). Development and evaluation of organic silicon nanoparticles. Brazilian Journal of Development, 6(3), 13180–13190. Doi:10.34117/bjdv6n3-255
Salvi, V. R., & Pawar, P. (2019). Nanostructured lipid carriers (NLC) system: A novel drug targeting carrier. Journal of Drug Delivery Science and Technology, 51, 255–267. Doi:10.1016/j.jddst.2019.02.017
Sant’Anna, C. M. R. (2009). Métodos de Modelagem Molecular para Estudo e Planejamento de Compostos Bioativos: Uma Introduçao. Revista Virtual de Química, 1(1), 49–57. Doi:10.5935/1984-6835.20090007
Santos, G. S. dos, Pereira, G. G., Bender, E. A., Colomé, L. M., Guterres, S. S., Carvalho, D. C. M. de, & Weissmüller, G. (2012). Desenvolvimento e caracterização de nanopartículas lipídicas destinadas à aplicação tópica de dapsona. Química Nova, 35(7), 1388–1394. Doi:10.1590/S0100-40422012000700019
Silva, J. C., Plivelic, T. S., Herrera, M. L., Ruscheinsky, N., Kieckbusch, T. G., Luccas, V., & Torriani, I. L. (2009). Polymorphic Phases of Natural Fat from Cupuassu (Theobroma grandiflorum) Beans: A WAXS/SAXS/DSC Study. Crystal Growth & Design, 9(12), 5155–5163. Doi:10.1021/cg901081j
Silva, J. D. de S., Leite, S. da C., Silva, M. T. S. da, Meirelles, L. M. A., & Andrade, A. W. L. (2020). In silico evaluation of the inhibitory effect of antiretrovirals Atazanavir and Darunavir on the main protease of SARS-CoV-2: docking studies and molecular dynamics. Research, Society and Development, 9(8). Doi:10.33448/rsd-v9i8.6562
Silva, N. de F., da Silva, R. L., Almeida, K. de O., Nascimento-Júnior, A. E. S. do, Brasil, D. do S. B., Silva-Júnior, J. O. C., Teixeira, F. M., & Ribeiro-Costa, R. M. (2017). Study of molecular interactions between Chitosan and Vi Antigen. Journal of Molecular Graphics and Modelling, 72, 148–155. Doi:10.1016/j.jmgm.2016.12.015
Souto, E. B., Mehnert, W., & Müller, R. H. (2006). Polymorphic behaviour of Compritol®888 ATO as bulk lipid and as SLN and NLC. Journal of Microencapsulation, 23(4), 417–433. Doi:10.1080/02652040600612439
Souto, F. L. G. (2013). Obtenção e caracterização de carreadores lipídicos nanoestruturados a partir de gordura vegetal de Cupuassu (Theobroma grandiflorum). Belém: Universidade Federal do Pará.
Todorova, N., Chiappini, C., Mager, M., Simona, B., Patel, I. I., Stevens, M. M., & Yarovsky, I. (2014). Surface Presentation of Functional Peptides in Solution Determines Cell Internalization Efficiency of TAT Conjugated Nanoparticles. Nano Letters, 14(9), 5229–5237. Doi:10.1021/nl5021848
Van Der Spoel, D., Lindahl, E., Hess, B., Groenhof, G., Mark, A. E., & Berendsen, H. J. C. (2005). GROMACS: Fast, flexible, and free. Journal of Computational Chemistry, 26(16), 1701–1718. Doi:10.1002/jcc.20291
Villalobos-Hernández, J. R., & Müller-Goymann, C. C. (2006). Sun protection enhancement of titanium dioxide crystals by the use of carnauba wax nanoparticles: The synergistic interaction between organic and inorganic sunscreens at nanoscale. International Journal of Pharmaceutics, 322(1–2), 161–170. Doi:10.1016/j.ijpharm.2006.05.037
Wang, X.-Y., Zhang, L., Wei, X.-H., & Wang, Q. (2013). Molecular dynamics of paclitaxel encapsulated by salicylic acid-grafted chitosan oligosaccharide aggregates. Biomaterials, 34(7), 1843–1851. Doi:10.1016/j.biomaterials.2012.11.024
Yang, Y., Corona, A., Schubert, B., Reeder, R., & Henson, M. A. (2014). The effect of oil type on the aggregation stability of nanostructured lipid carriers. Journal of Colloid and Interface Science, 418, 261–272. Doi:10.1016/j.jcis.2013.12.024
Xu, D., Martin, C., & Schulten, K. (1996). Molecular Dynamic Study of Early Picosecond events in the bacteriorhodopdin photocicly: Dieletric response vibrational cooling and the J, K intermediates. Biophys. J, 70, 453-460. Doi:10.1016/S0006-3495(96)79588-7
Zhang, G., & Musgrave, C. B. (2007). Comparison of DFT Methods for Molecular Orbital Eigenvalue Calculations. The Journal of Physical Chemistry A, 111(8), 1554–1561. Doi:10.1021/jp061633o
Zhang, S., Sun, H.-J., Hughes, A. D., Moussodia, R.-O., Bertin, A., Chen, Y., Pochan, D. J., Heiney, P. A., Klein, M. L., & Percec, V. (2014). Self-assembly of amphiphilic Janus dendrimers into uniform onion-like dendrimersomes with predictable size and number of bilayers. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 111(25), 9058–9063. Doi:10.1073/pnas.1402858111
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