Estudo da penetração de líquidos iônicos com ingrediente farmacêutico ativo em membranas celulares por simulação de dinâmica molecular

• Processo: 23/15437-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2024
• Situação: Interrompido
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Kalil Bernardino
• Beneficiário: Leticia Rafaella Dias
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/07874-3 - Determinação do coeficiente de partição água/óleo do ibuprofeno empregando integração termodinâmica, BE.EP.IC
• Assunto(s): Fármacos Líquidos iônicos Química computacional
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Bicamada lipídica | fármacos | líquido iônico | simulações de dinâmica molecular | Química Computacional

Resumo

Medicamentos de uso tópico apresentam como vantagem menores danos ao sistema digestivo, porém apresentam como desafio a dificuldade de penetração da grande maioria dos ingredientes farmacológicos ativos por meio da epiderme, visto que para tal eles devem apresentar ao mesmo tempo boa solubilidade em água e também afinidade com o interior hidrofóbico das bicamadas lipídicas. Uma alternativa que tem atraído atenção para facilitar a penetração de potenciais fármacos por meio da epiderme consiste na conversão do fármaco em um cátion ou ânion de um líquido iônico. Tal modificação também melhora sua solubilidade em água e elimina problemas associados com a cristalização. Nesse trabalho, utilizaremos simulações de dinâmica molecular clássicas para comparar a penetração em bicamadas lipídicas de POPC do anti-inflamatório ibuprofeno na sua forma neutra com a penetração do mesmo na forma desprotonada (aniônica) em líquidos iônicos biocompatíveis. Como modelos de líquidos iônicos, será feito o estudo com os cátion biocompatíveis colina e decil-colina, sendo que o segundo deve apresentar maior interação com a porção hidrofóbica das bicamadas em comparação com o primeiro devido ao grupo alquílico adicional. A conversão do ibuprofeno no ânion ibuprofenato deve eliminar o problema da baixa solubilidade em água da forma neutra, mas ao mesmo tempo deve dificultar sua penetração pelo interior hidrofóbico da membrana. Nesse ponto, esperamos observar um efeito significativo do cátion escolhido, sendo esperado que o cátion decil-colina seja incorporado à membrana e com isso facilite a penetração do ânion. O efeito da concentração do fármaco será avaliado realizando simulações tanto da forma neutra quanto dos dois líquidos iônicos em soluções concentrada e diluída. Com base nas trajetórias produzidas pelas simulações, poderemos não só avaliar a penetração do fármaco na membrana como também verificar os efeitos que a incorporação do mesmo e do cátion do líquido iônico induzem sobre a estrutura e sobre a dinâmica da bicamada. Tal estudo deverá auxiliar na compreensão da interação de fármacos com membranas biológicas e auxiliar no desenvolvimento de novas formulações de uso tópico que apresentem melhor penetração por meio da epiderme. Além dos ganhos científicos, tal projeto deve contribuir para a formação acadêmica da estudante tanto pelo aprendizado de metodologias relacionadas com a química computacional quanto pela vivência em um grupo de pesquisa e execução do método científico no desenvolvimento do projeto.