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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/33095| Título: | Investigação teórica da utilização do dendrímero de poliamidoamina (PAMAM) para o transporte e liberação do fármaco doxorrubicina |
| Título(s) alternativo(s): | Theoretical investigation of the use of polyamidoamine dendrimer (PAMAM) for the transport and release of the drug doxorubicin |
| Autor(es): | Oliveira Sobrinho, Handriela Hoff de |
| Orientador(es): | Wrasse, Ernesto Osvaldo |
| Palavras-chave: | Testes de toxicidade Nanotecnologia Análise funcional Câncer - Tratamento Toxicity testing Nanotechnology Functional analysis Cancer - Treatment |
| Data do documento: | 5-Dez-2022 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Toledo |
| Citação: | OLIVEIRA SOBRINHO, Handriela Hoff de. Investigação teórica da utilização do dendrímero de poliamidoamina (PAMAM) para o transporte e liberação do fármaco doxorrubicina. 2022. Dissertação (Mestrado em Tecnologias em Biociências) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, 2022. |
| Resumo: | Um dos métodos de tratamento do câncer é por uso de drogas quimioterápicas, pois se apresentam tóxicas às células cancerosas, porém, em inúmeros casos possuem baixa especificidade e elevada toxicidade, atingindo também as células saudáveis do organismo. A doxorrubicina é um destes fármacos efetivos no tratamento de câncer, mas com toxicidade ao sistema cardiovascular. Um direcionamento ativo deste fármaco por um sistema nanoparticulado pode proporcionar um tratamento preciso com possível redução dos efeitos colaterais. Este trabalho descreve as propriedades eletrônicas e estruturais das interações que ocorrem num sistema nanoparticulado com potencial entrega de fármaco por meio das simulações computacionais ab initio, baseada na teoria do funcional da densidade, utilizando o código SIESTA, no qual avalia-se a energia de formação, níveis energéticos e densidade de carga. O sistema de entrega é formado por uma molécula de dendrímero PAMAM (G0), o fármaco doxorrubicina (DOXO) e duas moléculas de direcionamento, sendo o ácido fólico (FA) e o ácido cis-aconítico (CIS). As interações são compreendidas por etapas de complexidade da estrutura, iniciando pela interação apenas do dendrímero PAMAM e da doxorrubicina (G0-DOXO), seguido do dendrímero PAMAM acetilado e conjugado ao ácido fólico com doxorrubicina (G0.NHAc.FA-DOXO) e concluindo com o dendrímero PAMAM acetilado, conjugado ao ácido fólico interagindo com a doxorrubicina ligada ao ácido cisaconítico (G0.NHAc.FA-DOXO.CIS). Submeteu-se as estruturas propostas a três modelos de posição de interação para verificação da formação de ligação de hidrogênio, sendo que não aplicou-se nenhuma restrição aos átomos e aos spins durante a otimização. Dos resultados, observou-se que em todas as estruturas e modelos não houve transferência de carga significativa. As distâncias de ligação encontram-se na ordem de 2,5 Å. Obtiveram-se energias de formação negativas, indicando a formação de sistemas de transporte estáveis. A posição das bandas energéticas HOMO e LUMO em uma mesma estrutura nos três modelos mantiveram-se semelhantes, gerando um gap de energia constante, porém, acima do orbital HOMO e abaixo do orbital LUMO as posições das bandas eletrônicas apresentaram-se diferentes de um modelo para o outro, demonstrando a presença de interações. A densidade de carga demonstrou que no sistema de transporte a densidade de carga do orbital HOMO provém do sistema dendrídico e do orbital LUMO provém da doxorrubicina, exceto para o Modelo 2 da estrutura G0.NHAc.FA-DOXO.CIS, em que tanto a doxorrubicina quanto o dendrímero apresentaram densidade de carga no orbital HOMO. Com estes resultados; é possível confirmar a formação das ligações de hidrogênio entre o dendrímero PAMAM e a doxorrubicina, o que indica um sistema promissor para transporte seletivo e específico do fármaco no qual contribuiria para a redução de sua toxicidade e na precisão do tratamento. |
| Abstract: | One of the methods of treating cancer is the use of chemotherapy drugs, as they are toxic to cancer cells, but in many cases they have low specificity and high toxicity, also affecting healthy cells in the body. Doxorubicin is one of these drugs effective in the treatment of cancer, but with toxicity to the cardiovascular system. An active drug targeting by a nanoparticle system can provide a precise treatment with possible reduction of side effects. This work describes the electronic and structural properties of the interactions that occur in a nanoparticle system with potential drug delivery through computational simulations ab initio, based on the density functional theory, using the SIESTA code, in which the formation energy is evaluated , energy levels and charge density. The delivery system is formed by a PAMAM dendrimer molecule (G0), the drug doxorubicin (DOXO) and two targeting molecules, folic acid (FA) and cis-aconitic acid (CIS). The interactions are understood by stages of structure complexity, starting with the interaction of only the PAMAM dendrimer and doxorubicin (G0-DOXO), followed by the PAMAM dendrimer acetylated and conjugated to folic acid with doxorubicin (G0.NHAc.FA-DOXO) and concluding with the acetylated PAMAM dendrimer, conjugated to folic acid interacting with doxorubicin linked to cis-aconitic acid (G0.NHAc.FA-DOXO.CIS). The proposed structures were submitted to three models of interaction position to verify the formation of hydrogen bonds, and no restrictions were applied to atoms and spins during the optimization. From the results, it was observed that in all structures and models there was no significant load transfer. Connection distances are on the order of 2.5 Å. Negative formation energies were obtained, indicating the formation of stable transport systems. The position of the HOMO and LUMO energy bands in the same structure in the three models remained similar, generating a constant energy gap, however, above the HOMO orbital and below the LUMO orbital, the positions of the electronic bands were different from a model to the other, demonstrating the presence of interactions. The charge density showed that in the transport system the charge density of the HOMO orbital comes from the dendritic system and the LUMO orbital comes from doxorubicin, except for Model 2 of the G0.NHAc.FA-DOXO.CIS structure, in which both the doxorubicin and dendrimer showed charge density in the HOMO orbital. According to these results; it is possible to confirm the formation of hydrogen bonds between PAMAM dendrimer and doxorubicin, which indicates a promising system for selective and specific drug transport in which it would contribute to the reduction of its toxicity and the precision of the treatment. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/33095 |
| Aparece nas coleções: | TD - Programa de Pós-Graduação em Tecnologias em Biociências |
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