3 Fármacos & Proteínas: caracterização e simulações ab initio

3.1 Fármacos & Proteínas e simulações ab initio

Caracterização de moléculas de interesse biológico, e realização de cálculos ab initio visando explicar suas energias de formação, propriedades vibracionais e ópticas (absorção e emissão de luz) e a interação das mesmas com outras moléculas relevantes, como por exemplo, interação fármaco-proteína. Pretendemos dar continuidade ao trabalho que iniciamos do estudo dos conformeros dos antiretrovirais utilizando cálculos ab initio das propriedades vibracionais e sua comparação com espectros Raman e infravermelho experimentais. Também irá se estudar ab initio como os antiretrovirais interagem com os bolsões de ligação da transcriptase reversa. A meta é determinar especificamente quais as posições mais importantes do antibiótico clorotetarciclina em relação à sua ligação com a proteína TetR,que coloca para fora de bactérias. Para isso, serão realizados cálculos dentro do formalismo da Teoria do Funcional da Densidade (DFT) para se obter as energias de interação da clorotetraciclina com cada resíduo do sítio de ligação e assim poder concluir que alterações seriam mais promissoras para recuperar a eficiência das tetraciclinas. Por outro lado, irá se utilizar a estrutura cristalográfica obtida por raios-X da glicoproteína E da dengue tipo 2, encontrada na literatura, para se estudar o sítio de interação da glicoproteína com o detergente n-octyl-β-Dglucosídeo (β-OG). A esse sítio credita-se um papel de controle na mudança conformacional que desencadeia a transição para fusão da glicoproteína E. Acredita-se que o deslocamento dos resíduos pertencentes à dobra kl (que pertence ao sítio de ligação com β-OG) do domínio II da glicoproteína causado por uma redução no pH quando o vírus entra na cavidade endossômica é que catalisa a mudança conformacional. Como a mudança é irreversível, uma estratégia para inibir infecção seria a ativação prematura da transição para fusão de membranas através de um ligante de boa afinidade que desloque a dobra kl suficientemente para gerar a mudança conformacional em pH neutro, ou seja, fora do endossomo e do citoplasma. Finalmente, irá se estudar peculiaridades das estatinas compactina, simvatastina, fluvastatina, cerivastatina, atorvastatina, e rosuvastatina, e determinar como elas se ligam ao sítio de ligação no HMG-CoA através de cálculos ab initio. Com são moléculas que devem admitir várias conformações,  será realizado inicialmente um estudo detalhado das conformações das mesmas no vácuo e na presença de água. As propriedades vibracionais e ópticas das mesmas também serão obtidas. Finalmente, se estudará a ligação de cada uma das cinco estatinas ao sítio de ligação no HMG-CoA, determinando os tipos e intensidades das ligações das mesmas com cada um dos aminoácidos de HMG-CoA que estruturam a ligação.

3.2 Incorporação de nanotubos de carbono em membranas, géis e suspensões para veiculação de produtos naturais bioativos de origem vegetal e marinha

Preparação de membranas, géis e suspensões como suporte de substrato e/ou como excipiente de biomateriais de uso terapêutico em sistemas para liberação de fármacos. Como princípios ativos serão utilizados produtos naturais regionais como extratos, frações ricas em determinada classe de substância farmacologicamente testada, compostos naturais micromoleculares e polissacarídeos bioativos. Além disso, os mesmos materiais biomédicos serão também preparados utilizando os princípios ativos acima 20 mencionados, mas incorporados a nanotubos de carbono (NTCs), funcionalizados. Vale ressaltar que a aplicação de NTC’s como excipiente para polissacarídeos ou proteoglicanos bioativos é de interesse, dada a sua capacidade de interagir com macromoléculas como proteínas e DNA, além de sua habilidade de controlar e buscar o alvo ideal para a liberação do fármaco.

3.3 Caracterização de novas substâncias de plantas medicinais, frutas e seus subprodutos: inibidores da enzima de conversão da angiotensina com potencial antioxidante e de inibição da acetilcolinesterase

Dada a grande variedade estrutural dos compostos fitoquímicos, potencialmente antihipertensivos, o principal objetivo será identificar agentes de origem natural ou análogos sintéticos para o desenvolvimento de efetivos antihipertensivos, novos antioxidantes e inibidores da acetilcolinesterase.

3.4 Investigação físico-química e modelagem de receptores biológicos, ligantes bioativos e fármacos

Investigar receptores biológicos, ligantes bioativos e fármacos através de sua caracterização físico-química e da realização de cálculos quânticos de primeiros princípios e dinâmica molecular. Particular atenção será destinada aos efeitos dos métodos de preparação de sistemas de entrega de drogas na estrutura molecular das mesmas, com especial ênfase naquelas que possuem baixa solubilidade. Para realizar esta tarefa serão empregadas uma ampla variedade de técnicas experimentais, que incluem a espectroscopia vibracional, microscopias de força atômica e transmissão, difração de raios X, análises térmicas, ressonâncias nucleares magnética e quadrupolar, etc., as quais serão acompanhadas pela modelagem computacional utilizando cálculos ab-initio, dinâmica molecular e métodos semi-empíricos que permitirão correlacionar resultados teóricos e experimentais.

3.5 Nanocarreadores seletivos para HIV e fármacos com ação dermatológica baseados em nanotubos de carbono

Preparação de nanocarreadores seletivos para HIV, baseados em nanotubos de carbono de parede simples (SWCNT) e em fulerenos (C60); desenvolvimento de formulações utilizando diferentes sistemas nanocarreadores; preparação de suspensões poliméricas contendo calcipotriol através do método de nanoprecipitação de polímeros pré-formados; preparação de nanopartículas lipídicas sólidas (NPLS) contendo calcipotriol através da técnica de homogeneização a quente; caracterização dos parâmetros físicoquímicos dos sistemas nanopartículados; utilização da metodologia “in vitro” para a avaliação e comparação dos parâmetros de liberação do fármaco nas formas nanoestruturadas e na forma livre; funcionalização, caracterização e determinação da atividade biológica de carbohidratos derivados da quitosana, pectina, ácido hialurônico e outros; abordagem teórica envolvendo modelagem molecular para simular os sistemas a serem empregados; testes de atividade biológica dos sistemas a serem sintetizados.

3.6 Nanocompósitos de colágenos: preparação, caracterização e propriedades

Extrair, preparar, caracterizar e determinar as propriedades físicas e químicas de colágenos písceos e de nanocompósitos de colágenos, obtidos de colágenos e materiais nanométricos, como formas nanométricas de carbono e hidroxiapatita. A caracterização se dará por propriedades térmicas, elétricas, piezoelétricas, vibracional e microscópica, as quais são imprescindíveis, sobretudo para as aplicações dos materiais, como em próteses cardiovasculares, suporte para cultura de células e sistemas de controle de entrega de drogas. Estas propriedades tem sido investigadas para colágenos de origem bovina e suína, mas como há diversos tipos de colágeno, parte importante da caracterização do colágeno písceo e sua aplicabilidade estão em aberto.