ÁREA: Tecnologia
TÍTULO: Encapsulamento da porfirina Fosca® em ciclodextrina via metódos de química quântica.
AUTORES: OLIVEIRA, O.V. (IFES-VILA VE)
RESUMO: O objetivo do presente trabalho é o estudo do encapsulamento da porfirina temoporfina em ciclodextrina (CD) via métodos de química quântica. Devido a complexidade desses sistemas, métodos semi-empíricos foram utilizados. Os resultados de energia livre de formação obtidos mostram que os complexos 1CD-temoporfina e 2CD-temoporfina são possíveis de serem formados, onde o complexo 2CD-temoporfina é o mais estável. Os dados obtidos a nível teórico para o espectro de absorção estão de acordo como os resultados experimentais. A principal conclusão desse trabalho foi mostrar a viabilidade de prevê o encapsulamento de moléculas de interesse via métodos de química teórica com, relativamente, baixo custo.
PALAVRAS CHAVES: encapsulamento, complexo ciclodextrina-porfirina, química quântica.
INTRODUÇÃO: O encapsulamento de fármacos têm se destacado nas últimas décadas devido a possibilidade da redução de toxicidade de drogas, aumento da solubilidade, liberação sustentada, além do aumento da eficácia do medicamento, diminuindo as quantidades terapêuticas necessárias. Dentre os transportadores de fármacos, as ciclodextrinas e derivados dessas têm-se destacado devido a sua capacidade de transportar fármacos hidrofóbicos e por não ser tóxico ao organismo. Ciclodextrinas (CD) são oligossacarídeos cíclicos com uma cavidade central hidrofóbica, cuja estrutura permite formar complexos de inclusão estáveis com diversos fármacos. Assim, uma questão importante no encapsulamento de moléculas é: será que o complexo ciclodextrina-molécula é estável?. Se essa pergunta for respondida sem a realização de experimentos, o custo e tempo das pesquisas poderá ser reduzido. Assim, no presente trabalho propomos responder a questão acima utilizando métodos de química quântica (LEVINE, 2009). O fármaco escolhido neste trabalho foi a porfirina Fosca® (temoporfina) (LORENZ et al., 2008) fármaco esse utilizado no tratamento de células cancerígenas via técnica da terapia fotodinâmica (Photodynamics Therapy – PDT). Porfirinas são moléculas cíclicas formadas por quatro anéis pirrólicos e a maioria dessas são hidrofóbicas. A Foscan® é formada por quatro anéis fenólicos ligados entre os anéis pirrólicos da estrutura básica da porfirina. Assim, devido a insolubilidade da Foscan®, propomos no presente trabalho estudar a estabilidade do complexo ciclodextrina-temoporfina via métodos de química computacional.
MATERIAL E MÉTODOS: A optimização das estruturas CDs, temoporfina e complexos CD-temoporfina foram realizados no programa MOPAC2009 utilizando o método semi-empírico PM6 (parametrized method). Para o cáculo do espectro de absorção da temorfina e complexos, o programa ORCA foi utilizando em conjunto com o método ZINDO/S. A CD escolhida foi a beta-ciclodextrina, essa é formada por uma estrutura cíclica de seis unidades de glicose. Neste trabalho foi realizado o estudo de dois complexos: 1CD-temoporfina e 2CD-temoporfina. Todos os cálculos foram realizados no vácuo. Para visualização dos resultados, o program Pymol foi utilizado.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A energia livre de formação a 298 K obtida pelo programa MOPAC2009 para o complexo 1CD-temoporfina foi de -93,49 kcal/mol e para o complexo 2CD-temoporfina foi de -151,86 kcal/mol. Esses resultados mostram que ambos complexos podem ser formados; entretanto, o complexo 2CD-temoporfina é mais estável. A figura 1 mostra o complexo 2CD-temoporfina optimizada. A figura 2 mostra os espectros de absorção obtidos pelo programa ORCA. Dados esses (para a temoporfina) de acordo com os da literatura, onde os picos máximos de absorção, em metanol/água, são observados experimentalmente em 284, 306, 415, 516, 543, 591, 650 nm. Interessante observar que a presença da(s) CD(s) não interferem na absorção da temoporfina. Os resultados acima poderiam ser melhorados com a inclusão do efeito do solvente, mas o custo computacional aumentaria. Assim, de posse dos resultados teóricos acima, grupos experimentais podem realizar experimentos visando obter os complexos acima, com alto grau de confiança que irá ocorrer o encapsulamento da temoporfina. Sem dúvida o grande resultado obtido no presente trabalho foi mostrar a possibilidade de utilizar métodos de química computacional (em específico, química quântica) para estudar o encapsulamento de porfirinas em ciclodextrinas com, relativamente, baixo custo. É bom enfatizar que todos os cálculos realizados aqui foram realizados em um simples dual core notbook e todos os programas utilizados são softwares livres.
CONCLUSÕES: No presente trabalho, métodos de química quântica foram utilizados para estudar o encapsulamento da porfirina temoporfina em ciclodextrina. Os cálculos de energia livre mostram que é possível a formação do complexo ciclodextrina-temoporfina. Os espectros de absorção obtidos estão de acordo com os da literatura. Onde, a presença da(s) ciclodextrina(s) não interfere no espectro de absorção da temoporfina. Embora os cálculos realizados aqui seja para uma porfirina específica, a metodologia utilizada pode ser extendida a outras porfirinas e bem como a outras moléculas de interesse.
AGRADECIMENTOS: IFES-campus Vila Velha pelo suporte financeiro.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: LEVINE, I.R. 2009. Quantum Chemistry, sexta edição, Printice Hall.
LORENZ, K.J.; MAIER, H. 2008. Squamous cell carcinoma of the head and neck. Photodynamic therapy with Foscan (in German). HNO 56(4): 402-409.
