DFT ИССЛЕДОВАНИЕ ДОСТАВКИ ПРОТИВОВИРУСНЫХ ПРЕПАРАТОВ НАНОЧАСТИЦАМИ ХИТОЗАНА
Creators: name: Нургалиев И.Н.
Publisher: name: Zenodo
Year: 2025

description: Системы доставки лекарств обеспечивают целенаправленную транспортировку лекарственных препаратов в определенные участки тела. Эти системы часто состоят из биоразлагаемых и биоабсорбируемых полимеров, выполняющих роль компонентов доставки. Поиск новых лекарств наряду с разработкой эффективных методов их доставки может значительно помочь при разработке соответствующей терапевтической стратегии. 


Хитозан является частью группы, образованной из природных и синтетических полимеров, таких как поли-D,L-лактид-ко-гликолид (PLGA), которая также включает полилактид (PLA), полигликолид (PGA), поликапролактон (PCL), поли-D,L-молочная кислота, PLGA-полиэтилен и полиэтиленгликоль (PEG). Данные соединения являются наносистемами доставки лекарственных средств из-за их биоразлагаемости и биосовместимости. В течение последних 20 лет разрабатывался ряд полимерных систем на основе полисахаридов для введения и доставки лекарственных соединений, которые были безопасными, с иммуномодулирующими характеристиками и противовирусной эффективностью, с широким диапазоном приложений, в том числе для борьбы с коронавирусом. Тяжелый острый респираторный синдром, коронавирус-2 (SARS-CoV-2), в котором спайковый гликопротеин (протеин S) играет ключевую роль в патогенезе коронавируса, активируя иммунологические реакции хозяина, является основной мишенью для разработки вакцины. Учитывая структуру и свойства коронавируса, необходимы таргетные, высокоэффективные и малотоксичные препараты для лечения коронавируса. Наночастицы хитозана являются одними из таких кандидатов. Многие исследования показали, что хитозан вместе с другими полисахаридами, такими как каррагинан, обладает мощными противовирусными свойствами. Сульфатированные полисахариды, например, могут блокировать вирус при проникновении путем ингибирования поверхностных положительных зарядов поверхностных рецепторов патогена, предотвращая их прикрепление к гепарансульфат-протеогликану (HSPG) на поверхности клетки-хозяина. Таким образом, полисахариды являются привлекательным вариантом для создания противовирусных препаратов.


В связи с этим, в данной работе c использованием теории функционала электронной плотности (DFT, B3LYP-D3(BJ)/6-311+g(d,p)) рассматривается возможность доставки противовирусных препаратов с помощью хитозана. Был произведен расчет энергий граничных молекулярных орбиталей, концептуальных индексов DFT, и выполнен анализ плотности электронных состояний. Результаты показали, что адсорбция лекарственных соединений на хитозан осуществляется за счет образования водородных связей, при этом самое высокое значение энергии связи составляет -34,83 ккал/моль между хитозаном и ивермектином В1b. Результаты показали, что водородные связи являются основным типом взаимодействий, ответственными за формирование комплексов, самое высокое значение энергии связи составляет -34,83 ккал/моль между хитозаном и ивермектином В1b, значение энергии взаимодействия также показало максимальное значение - -123,6 ккал/моль. Для комплека ХЗ-гидрохинон значение разницы HOMO-LUMO составило 5.182 эВ, и соответственно, для комплексов ХЗ-гидрохинон, ХЗ-хлорохин и ХЗ-гидроксихлорохин максимальные значения электроотрицательности составляют -14.535 эВ, -4.855 эВ и -5.22 эВ. Кроме того, выявление зависимости высвобождения лекарств от значений pH (протонирование аминогрупп хитозана в кислой среде) предоставляет возможность контролировать и оптимизировать процесс высвобождения активных веществ, что может улучшить терапевтическую эффективность препаратов. Расчеты позволили предсказать, как хитозан будет взаимодействовать с лекарственными соединениями, что может повысить эффективность препаратов. Полученные данные могут быть использованы для разработки новых и усовершенствования существующих систем доставки лекарств, что может привести к созданию более эффективных и безопасных лекарственных форм, в том числе для лечения вирусных заболеваний, таких как COVID-19. Согласно анализу значений дескрипторов реакционной способности для взаимодействий хитозана с гидрохиноном, лорохином и гидроксихлорохином наблюдаются специфические взаимодействия, что говорит о нестабильности данных комплексов. Принимая во внимание совместимость хитозана с организмом человека и его нетоксичность, а также тот факт, что такие факторы, как pH, растворимость и ионную силу, позволяют контролировать высвобождение лекарственных соединений, то его представляется возможным использовать как систему доставки лекарственных соединений.