Estudo da interação de líquidos iônicos de interesse farmacológico com membrana POPC por simulação de dinâmica molecular

Abstract

Alguns Agentes Farmacêuticos (AF) sólidos podem ser otimizados através de ajustes nas propriedades físicas, permitindo maior controle na solubilidade, estabilidade, biodisponibilidade e farmacocinética. Líquidos iônicos, sais que se apresentam líquidos à temperaturas inferiores a 100º C, representam uma classe de substâncias utilizadas como possível estratégia no planejamento e otimização de fármacos, através da escolha de íons ativos biologicamente. Neste trabalho foram investigadas interações entre pares iônicos formados pelos ânions acetilsalicilato (ASP) e ibuprofenato (IBU), em combinação com os cátions biologicamente ativos, benzil-decil-dimetil-amônio (BDDA) e didecil-dimetil-amônio (DDA) com a membrana biológica formada por palmitoil-oleil-fosfatidil-colina (POPC), pelo método de Dinâmica Molecular. A partir de otimizações geométricas e distribuições de cargas, estabeleceram-se topologias para os íons, definindo-se parâmetros ausentes no campo de força AMBER. Inicialmente simularam-se os pares iônicos solvatados e também sistemas contendo líquidos iônicos puros. Essas simulações indicaram adequada distribuição de cargas para os íons e forneceram informações a respeito da estrutura do líquido, formado por pares iônicos, como densidade e distâncias entre grupos de átomos. As simulações contendo sistemas completos (íons, POPC e água) indicaram que no sistema IBUDDA o par iônico é mantido, enquanto que nos outros sistemas ocorrem maiores variações nas distâncias entre os íons. O sistema ASPDDA apresenta indícios de fuga do ânion através da bicamada. Nos sistemas ASPBDDA e IBUBDDA, apesar da variação das distâncias mínimas, os íons mantêm-se no interior da membrana no tempo simulado. Nos sistemas IBUDDA, IBUBDA e ASPBDDA o grupo carboxilato dos ânions demonstra proximidade e preferência pelo grupo colina da POPC, enquanto que o grupo contendo o nitrogênio do cátion aproxima-se preferencialmente do grupo fosfato da POPC.

Some pharmaceutical agents (AF) solids may be optimized through adjustments in physical properties, allowing greater control on the solubility, stability, bioavailability and pharmacokinetics. Ionic Liquids, salts which are liquids at temperatures lower than 100 ° C, represent a class of substances used as a possible strategy in the design and optimization of drugs through the choice of biologically active ions. In this study were investigated interactions between ion pairs formed by the acetylsalicylate (ASP) and ibuprofenate (IBU) anions, in combination with the biologically active cations benzalkonium (BDDA) and didecyldimethylammonium (DDA) with the biological membrane palmitoyloleylphosphatidylcholine (POPC) by molecular dynamics method. From geometric optimizations and charge distributions, have established topologies for the ions, defining missing parameters in the AMBER force field. The ion pairs were simulated under vacuum and solvated as well as systems containing pure Ionic Liquids. These simulations showed suitable charge distribution for ions and provided information about the structure of the liquid formed by ion pairs, such as density and distances between groups of atoms. The simulations containing entire systems (ions, water and POPC) indicated that in the system IBUDDA the ion pair is maintained while in other systems transients distancing occur between ions. The system containing ASPDDA indicates leakage of the anion through the bilayer. In systems ASPBDDA, IBUDDA and IBUBDDA, despite the variation of minimum distances, the ions remain within the membrane in simulated time. In IBUDDA, IBUBDDA and ASPBDDA the carboxylate group of the anions demonstrate nearness and preference for POPC choline group, whereas the group containing the nitrogen cation preferentially approximates of the POPC phosphate group.