Estudo da hidratação do paracetamol usando a dinâmica molecular de Car-Parrinello

Autor: Carvalho, Christina Vargas Miranda e
Přispěvatelé: Camargo, Ademir João, Oliveira, Solemar Silva, Martins, João Batista Lopes
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2013
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital Brasileira de Teses e Dissertações da UEG
Universidade Estadual de Goiás (UEG)
instacron:UEG
Popis: O paracetamol (ou acetaminofeno) é um dos medicamentos mais populares e amplamente usado como analgésico e antipirético em adultos e crianças. Visto que o mecanismo de ação do paracetamol não é completamente compreendido até os dias atuais, e que muitos aspectos da estrutura química e biológica dos fármacos podem ser explicados pela interação soluto-solvente, esta dissertação têm como objetivo estudar o efeito de hidratação nos parâmetros geométricos e eletrônicos do paracetamol e, consequentemente, contribuir para a compreensão dos mecanismos moleculares relacionados com a atividade química e biológica deste fármaco. Para isso, estudou-se as interações do paracetamol com moléculas de água usando o método de Dinâmica Molecular de Car-Parrinello com conjunto de funções de base de ondas planas com energia de corte de 25 Ry e 200 Ry para a expansão da densidade de cargas. Os cálculos foram realizados utilizando pseudopotenciais ultrasoft de Vanderbilt, massa fictícia da função de onda de 450 u.a. e funcional de troca e correlação PBE. As equações de movimento foram integradas utilizando o algoritmo de Verlet com um passo de integração de 5 atu (0,121 ƒs), sendo as informações coletadas a cada 10 passos (1,21 ƒs). Dois sistemas foram construídos: um contendo paracetamol isolado e o outro contendo paracetamol e 108 moléculas de água, ambos dispostos em caixas cúbicas de 16 Å e 15 Å, respectivamente. As trajetórias foram simuladas por 37 ps para o sistema isolado e 41 ps para o sistema solvatado. A temperatura das trajetórias foram controladas em 300K usando o termostato de Nosé-Hoover com frequência de 50 THz. Os resultados mostram que a hidratação modifica os parâmetros geométricos do paracetamol indicando que este fármaco interage muito com a água nos seus grupos hidrofílicos. Já o grupo –CH3 e o anel benzênico não são afetados de forma significativa pela solução aquosa, mostrando assim, sua natureza hidrofóbica. Este estudo revela que o paracetamol estabelece várias ligações de hidrogênio com as moléculas água que afetam seus parâmetros geométricos e eletrônicos, e levando-se em consideração que a ação dos fármacos ocorre em meio aquoso, a partir deste trabalho poderá ser elucidada a influência da interação paracetamol-água na atividade química e biológica deste fármaco. The paracetamol (or acetaminophen) is a drug very popular and largely used as analgesic and antipyretic for both adults and children. Since the mechanism of action of paracetamol is not completely understood, and that many aspects of chemical and biological structure of a drug can be explained by solute-solvent iteration, this dissertation aims to study the hydration effect on geometric and electronic parameters of paracetamol and, therefore, contributing in the understanding of the molecular mechanisms related to the chemical and biological activity of this medication. The interactions of paracetamol with water molecules was carried out using Car-Parrinello molecular dynamics method with plane waves as basis set functions with an energy cutoff of 25 Ry and 200 Ry cutoff was used for the expansion of the charge density. All the calculations were carried out using the ultrasoft pseudopotentials of Vanderbilt, wavefunction fictitious mass was set to be 450 a.u., and the exchange-correlation functional used was the PBE. The equations of motion were integrated using the Verlet algoritm with a time step of 5 au (0,121 ƒs), and the trajectory sampling were taken at every 10 steps (1,21 ƒs). Two trajectories were built: one containing isolate paracetamol and the other containing paracetamol and 108 water molecules, both placed in cubic box 16 Å and 15 Å, respectively. The trajectories were simulated for 37 ps for the isolated system and 41 ps for the solvated. The trajectory temperatures were controlled at 300K by the NoséHoover thermostat with a frequency of 50 THz. The results showed that hydration changes the geometric parameters of paracetamol showing that it interacts extensively with water in their hydrophilic groups. The group -CH3 and the benzene ring are not significantly affected by the aqueous solution, showing their hydrophobic nature. This study showed that paracetamol makes several hydrogen bonds with water molecules that affect its geometrical and electronic parameters and, in addition, considering that the drugs biochemical activity occurs, essentially, in aqueous medium, this study can help us to understand influence of the interaction paracetamol-water chemistry and biological activity of the drug.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: