Interação de tensoativos com potencial bactericida derivados de 4,4'-bipiridina com bicamadas lipídicas por simulações computacionais

• Processo: 24/14657-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Kalil Bernardino
• Beneficiário: Andrea Paravani da Costa
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Antibióticos Bicamadas lipídicas Líquidos iônicos Simulação de dinâmica molecular Química computacional
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: antibiotico | bicamadas lipídicas | líquidos iônicos | Simulação de Dinâmica Molecular | tensoativos gêmeos | química computacional

Resumo

Um dos grandes desafios no combate a infecções bacterianas consiste no surgimento de cadavez mais bactérias resistentes aos antibióticos convencionais, o que torna necessário desenvolvernovos tipos de fármacos capazes de combatê-las. Nesse contexto, líquidos iônicos tem atraído umacrescente atenção devido tanto às suas propriedades físicas únicas quanto à possibilidade desintetizar incontáveis variações de líquidos iônicos por meio de diferentes combinações entrecátions e ânions. Com pelo menos uma das espécies (normalmente o cátion) apresentando caráteranfifílico, uma possível forma de ação como antibiótico consiste na incorporação desse íon nabicamada lipídica da bactéria, levando a alterações estruturais e até mesmo ao rompimento damesma, induzindo à morte celular. Apesar de resultados promissores terem sido obtidos nos últimosanos, com diferentes líquidos iônicos sendo capazes de inibir o crescimento de bactérias resistentesa antibióticos mesmo em concentrações muito baixas, o mecanismo de ação dos mesmos ainda nãoé totalmente compreendido. Dessa forma, o presente projeto visa elucidar como cátions formadoresde líquidos iônicos com potencial bactericida interagem com bicamadas lipídicas de bactérias pormeio de simulações de dinâmica molecular clássicas. Como caso de estudo, serão avaliados líquidosiônicos com 3 cátions de diferentes geometrias derivados da 4,4'-bipiridina com a bicamada lipídicada Pseudomas aeruginosa, uma bactéria comum em infecções hospitalares no Brasil e resistente àmaior parte dos antibióticos tradicionais. Estudos demonstraram que cátions gêmeos (2 cabeças e 2caudas) demonstram maior potencial para inibição dessa bactéria do que os cátions tensoativostradicionais (1 cabeça e 1 cauda) ou bicefálicos (2 cabeças e 1 cauda), um efeito que provavelmenteestá ligado a diferenças na geometria do cátion que, por sua vez, devem afetar o empacotamento domesmo quando incorporado à bicamada. Serão realizadas tanto simulações no equilíbrio paraobservar a penetração espontânea dos 3 líquidos iônicos na membrana da P. aeruginosa quantocálculos de potencial de força média (pmf) para quantificar a energia livre de transferência de cadaum dos cátions da solução aquosa para o interior da bicamada. Com base nas estruturasarmazenadas ao longo da simulação, avaliaremos ainda alterações que os respectivos cátionsinduzem na bicamada lipídica, como mudanças no empacotamento dos lipídios, afinamento damembrana ou alterações em sua fluidez. Esses dados devem resultar em uma rica descrição domecanismo de ação desses líquidos iônicos como bactericidas, permitindo o planejamento de novasestruturas que possam ser promissoras para aplicações como antibióticos.