高强度的量子力学和取样本研究对黄素和β-环氧素的纳入复合物
Pramod Kumar1, Vijay Kumar Bhardwaj1, Rituraj Purohit1
1Structural Bioinformatics Lab, Biotechnology Division, CSIR-Institute of Himalayan Bioresource Technology (CSIR-IHBT), Palampur, HP 176061, India; Academy of Scientific and Innovative Research (AcSIR), Ghaziabad- 201002, India.
Carbohydrate polymers
|November 8, 2023
概括
xypropyl-β-cyclodextrin (HP-β-CD) 显示了对黄素 (CUR) 的最高结合亲和力,提高了其溶解性. 这项计算研究为开发新的药物输送系统提供了见解,用于像CUR.这样的难溶化合物.
科学领域:
- 计算化学是一种计算化学.
- 超分子化学 超分子化学
- 材料科学是一种材料科学.
背景情况:
- 黄素 (CUR) 具有较差的水溶性,限制了其在药品和营养保健品中的应用.
- 环极素 (CDs) 被广泛用于改善疏水药物的溶解性和生物可用性.
- 了解CUR和不同CD之间的宿主-客人相互作用对于优化药物输送至关重要.
研究的目的:
- 为了研究黄素 (CUR) 的稳定性和结合亲和力,在β-cyclodextrin (β-CD),hydroxypropyl-β-CD (HP-β-CD) 和2,6-Di-O-methyl-β-CD (DM-β-CD) 的疏水口袋内.
- 使用先进的计算方法阐明CUR-CD纳入复合物的最稳定的结合方向和能量.
- 为提高临床重要分子的可溶性提供计算框架.
主要方法:
- 使用了分子力学 (MM) 和量子力学 (QM) 的计算.
- 进行了微秒级的分子动力学 (MD) 模拟以观察结构动力学.
- 使用MM-PBSA和雨抽样,以及ONIOM计算,使用了具有约束力的免费能源计算.
主要成果:
- 惠普-β-CD表现出对CUR的最高结合亲和力,由最负的复合能 (-6520.69 kJ/mol) 和吉布的自由能变化 (-6448.20 kJ/mol) 证明.
- 所有的纳入反应都被发现是外热和自发的.
- 对HOMO-LUMO能量的分析提供了对包含复合物的化学反应性和动力稳定性的洞察.
结论:
- 在研究的变体中,HP-β-CD是增强黄素溶解性的最有效的环氧素.
- 对非共价相互作用的详细研究可以指导开发具有改善宿主容量的新型HP-β-CD衍生物.
- 提出的计算策略可以作为提高各种具有挑战性的分子可溶性的基准.
