ABSTRACT
Abstract Computational chemistry performs the modeling and calculation of physicochemical properties that allow understanding of the different molecular interactions at the nanometric scale in medical applications such as the design of controlled release systems. The PM6 model was used to analyze metformin and glibenclamide. First, the energy properties as the Gibbs free energy and enthalpies were obtained. The results showed the affinity of both drugs with water (glibenclamide: -7.96 and metformin: -11.49) due to the formation of hydrogen bonds, which were verified by the electronegativities corresponding to the dipole moment and to the partition coefficient (Log P). Subsequently, the main properties for the design of a release system using the metformin/glibenclamide complex in the chitosan hydrogel were determined. In this process it was appreciated that the Gibbs free energy (-2157.60 kcal/ mol) determined the thermodynamic stability of the adsorption. In addition, the Log P (-25.82) indicated an instantaneous solubility through the formation of hydrogen bonds and were verified by the electronic distribution and the change in dipole moment.
Resumen La química computacional realiza el modelado y el cálculo de propiedades fisicoquímicas que permiten comprender las diferentes interacciones moleculares a escala nanométrica en aplicaciones médicas como el diseño de sistemas de liberación controlada, por ejemplo. El modelo PM6 se utilizó para analizar metformina y glibenclamida. Primero se obtuvieron las propiedades energéticas como la energía libre de Gibbs y las entalpias. Los resultados mostraron la afinidad de ambos fármacos con el agua (glibenclamide: -7,96 y metformina: -11,49) debido a la formación de enlaces de hidrógeno que fueron verificados por las electronegatividades correspondientes al momento dipolar y al coeficiente de partición (Log P). Posteriormente, se determinaron las principales propiedades para el diseño de un sistema de liberación que usa el complejo metformina/glibenclamida en el hidrogel de quitosano. En este proceso se apreció que la energía libre de Gibbs (-2157,60 kcal/mol) determinó la estabilidad termodinámica de la adsorción. Además, el Log P (-25,82) indicó una solubilidad instantánea a través de la formación de enlaces de hidrógeno y se verificó mediante la distribución electrónica y el cambio en el momento dipolar.
Resumo A química computacional realiza a modelagem e o cálculo das propriedades físico-químicas que permitem compreender as diferentes interações moleculares em escala nanométrica em aplicações médicas, como o projeto de sistemas de liberação controlada. O modelo PM6 é usado para analisar metformina e glibenclamida. Primeiro, obtenha as propriedades energéticas como a energia livre de Gibbs e as entalpias. Os resultados mostram a afinidade de ambos os componentes com água (glibenclamida: -7.96 e forma: -11.49) debitados na forma de ligações de hidrogénio, que verificam por eletronegatividades correspondentes no momento dipolar e coeficiente de participação (Log P). Posteriormente, selecione as principais propriedades para o projeto de um sistema de liberação que usa o método completo/glibenclamida no hidrogel de quitosano. Neste processo, aprecie a energia livre de Gibbs (-2157.60 kcal/mol) que determina a estabilidade termodinâmica da adsorção. Além disso, o Log P (-25.82) indica uma solução instantânea para a passagem de forma de hidrogénio e é verificada usando a distribuição eletrônica e o câmbio no momento dipolar.
ABSTRACT
Abstract AMBER/PM3 hybrid model allowed determining the structural properties of 5FU and imiquimod individually and after the adsorption in chitosan hydrogels crosslinked with genipin, respectively. It was observed that the Gibbs free energy (AG) decreases with the adsorption, but indicates thermodynamic stability and spontaneity in both processes; AG was verified by the increase in the dipole moments. On the one hand the partition coefficient established the hydrophilic character with respect to the water present in the hydrogel, which increases with the adsorption. The FTIR showed that there were displacements in the signals, however, the hydrogen bond bands attributed to the formation of new bonds to perform the adsorption of the drugs were observed. The adsorption was verified by the MESP and the surface analysis, where the distribution of nucleophilic and electrophilic zone was observed.
Resumen El modelo hibrido AMBER/PM3 permitió determinar las propiedades estructurales del 5FU e imiquimod individualmente y después de la adsorción en hidrogeles de quitosano entrecruzados con genipina, respectivamente. Se observó que la energía libre de Gibbs (AG) disminuye con la adsorción, sin embargo, en ambos procesos se encontró estabilidad termodinámica y espontaneidad; AG fue verificado mediante el incremento en los momentos dipolares. Por otro lado, el coeficiente de partición estableció el carácter hidrofílico con respecto al agua presente en el hidrogel, el cual aumenta con la adsorción. El FTIR evidenció que existen desplazamientos en las señales. Se observaron las bandas de puente de hidrógeno, atribuidas a la formación de enlaces, para realizar la adsorción de los fármacos. La adsorción fue verificada mediante los MESP y los análisis de superficie, en donde se apreció la distribución de zonas nucleofílicas y electrofílicas.
Resumo O modelo hibrido AMBER/PM3 permitiu determinar as propriedades estruturadas do 5FU e imiquimod individualmente e depois da adsorção em hidrogeles de quitosano entrecruzados com genipina, respectivamente. Observou-se que o poder livre de Gibbs (AG) diminui com a adsorção, sem embargo, em ambos os processos se encontró estabilidade termodinâmica e espontaneidad; AG foi verificado através do aumento nos momentos de dipolares. Por outro lado, o coeficiente de divisão estabeleceu o carácter hidrofílico em relação à água presente no hidrogel, o qual aumenta com a adsorção. El FTIR evidenció que existem deslocamentos em las señales. Se observe as bandas de puente de hidrógeno, atribuições à formação de enlaces, para realizar a adsorção dos fármacos. A adsorção foi verificada através do MESP e os análises de superfície, em donde se apreciou a distribuição de zonas nucleofílicas e eletrofílicas.