Спектральне та квантово-хімічне дослідження взаємодій в супрамолекулярних системах: куркумін - декаметоксин - кремнезем у водних розчинах
Анотація
Спектрофотометричним методом виявлено особливості взаємодії в супрамолекулярній системі: природний гідрофобний поліфенол куркумін – антисептична катіонна ПАР декаметоксин – високодисперсний кремнезем. Знайдено, що суттєві зміни спектральних характеристик куркуміну в водних розчинах і на поверхні сорбента залежать від концентрації даної катіонної ПАР, яка може існувати в розчині у вигляді мономерів, асоціатів та міцел. Для визначення механізму адсорбції супрамолекулярного комплексу куркуміну (в кетонній чи енольній формі) з декаметоксином на поверхні кремнезему використано метод PM7 та модель сольватації COSMO, реалізовані в програмному комплексі MOPAC2016. Розподіл електростатичного та гідрофобного потенціалів досліджуваних молекул, розрахований методом FieldView 2.0.2 (програмний пакет Flare), свідчить про значний внесок гідрофобних взаємодій при утворенні супрамолекулярних комплексів куркуміну з декаметоксином у розчині та на поверхні кремнезему. Отримані результати мають практичне значення та можуть бути використані при розробці нових, більш ефективних лікарських засобів, що містять біоактивний куркумін, антисептик декаметоксин та кремнеземний ентеросорбент.
Посилання
Chuiko A.A. Medical Chemistry and Clinical Applications of Silicon Dioxide. (Kyiv: Naukova Dumka, 2003). [in Russian].
Turov V.V., Krupska Т.V., Golovan A.P., Аndriyko L.S., Кartel М.Т. Long-acting composite systems based on powdered medicinal plants and nanosilica. Sci. innov. 2017. 13(2): 59.[in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/scine13.02.053
Ostrovskaya G.V., Krupskaya T.V., Pazyuk L.M., Dzerzhinsky N.E., Turov V.V. Biometric studies of the effectiveness of the composite system of lymphosilicon based on the collection of medicinal plants and nanosilicon. Biotechnol. acta. 2020. 13 (3):52.[in Ukrainian].
Patent UA 85389. Kartel M.T., Turov V.V., Barvinchenko V.M., Lipkovskaya N.O., Postrelko V.M., Taras G.V. Dietary supplement - a tool for the prevention and treatment of exogenous and endogenous intoxications. 2013.
Patent UA 94526. Barvinchenko V.M., Turov V.V., Kartel M.T., Lipkovskaya N.O., Novikov V.P., Cherpak O.M. Dietary supplement "Phytosil" - a means of therapeutic and prophylactic nutrition. 2014.
Pulido-Moran M., Moreno-Fernandez J., Ramirez-Tortosa C., Ramirez-Tortosa M. Curcumin and health. Molecules.2016. 21(3): 264. https://doi.org/10.3390/molecules21030264
Dourado D., Freire D.T., Pereira D.T., Amaral-Machado L., Alencar É.N., de Barros A.L.B., Egito E.S.T. Will curcumin nanosystems be the next promising antiviral alternatives in COVID-19 treatment trials? Biomed. Pharmacother. 2021.139: 111578. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2021.111578
Lipkovska N.O., Barvinchenko V.M. Supramolecular interactions of natural flavonoids with cationic surfactant ethonium in solutions and on silica surface. Him. Fiz. Tehnol. Poverhni. 2018. 9(1): 92. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/hftp09.01.092
Barvinchenko V.M., Lipkovska N.O., Fedyanina T.V., Pogorelyi V.K. Physico-chemical properties of supramolecular complexes of natural flavonoids with biomacromolecules. Nanomaterials and Supramolecular Structures: Physics, Chemistry and Applications, 2010. 281-291. https://doi.org/10.1007/978-90-481-2309-4_23
Dziublyk I. V., Trokhymenko O. P., Soloviov S. O., Trokhymenko O. P., Bororova O. L., Yakovenko O. K. Efficacy decametoxin in vitro for quick inactivation respiratory coronavirus. Farmatsevtychnyi zhurnal. 2022. 17(2): 87. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.32352/0367-3057.2.22.09
Kovalchuk V.P., Gumenyuk M.I., Biktimirov V.V.,. Zheliba M.D. Results of an experimental and clinical study of the effectiveness of the antiseptic preparation dekasan. Visn. Vinnytsia state honey. University. 2002. (2): 292. [in Ukrainian].
Bernshtein I.Ya., Kaminskiy Yu.L. Spectrophotometric analysis in organic chemistry. Leningrad: Khimiya, 1986). [in Russian].
O. Kazakova, N. Lipkovska, V. Barvinchenko. Keto-enol tautomerism of curcumin in the preparation of nanobiocomposites with fumed silica. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2022. 277: 121287. https://doi.org/10.1016/j.saa.2022.121287
MOPAC2016, James J. P. Stewart, Stewart Computational Chemistry, Colorado Springs, CO, USA, HTTP://OpenMOPAC.net, 2016.
A., Klamt; G., Schüürmann. COSMO: a new approach to dielectric screening in solvents with explicit expressions for the screening energy and its gradient. J. Chem. Soc. Perkin Trans.2, 1993. 2 (5): 799. https://doi.org/10.1039/P29930000799
Cheeseright T., Mackey M., Rose S., Vinter A. Molecular Field Extrema as Descriptors of Biological Activity: Definition and Validation. J. Chem. Info. Model, 2006. 46, No 2. - P. 665-676 https://doi.org/10.1021/ci050357s
Flare, version 6.0.1, Cresset®, Litlington, Cambridgeshire, UK; http://www.cresset-group.com/flare/>
Bauer M. R., Mackey M. D. Electrostatic Complementarity as a Fast and Effective Tool to Optimize Binding and Selectivity of Protein-Ligand Complexes. J. Med. Chem. - 2019, 62, 6, 3036-3050; https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.8b01925
Maximilian Kuhn, Stuart Firth-Clark, Paolo Tosco, Antonia S. J. S. Mey, Mark Mackey and Julien Michel Assessment of Binding Affinity via Alchemical Free-Energy Calculations J. Chem. Inf. Model. 2020, 60, 6: 3120. https://doi.org/10.1021/acs.jcim.0c00165
Bolotov V. V., Zarechensky M. A., Kobzar G. L. Development and research of solid-contact decamethoxine-selective electrode. News of pharmacy. 2003. 3: 29. [in Ukrainian].
Morokuma, K., Kitaura, K. Energy decomposition analysis of molecular interactions. In: Politzer P, Truhlar DG (eds), Chemical applications of atomic and molecular electrostatic potentials (Plenum Press, New York, 1981) https://doi.org/10.1007/978-1-4757-9634-6_10
