Modelagem Molecular (TD-DFT) aplicada na predição do fator de proteção solar de compostos naturais / Molecular Modeling (TD-DFT) applied to predict the sun protection factor of natural compounds

RESUMO

Na área da saúde pública, as doenças provocadas pela radiação solar têm ganho grande destaque, por serem cada vez mais comuns. Dentre as principais formas de prevenção a utilização de filtros solares são as mais comuns e de fácil acesso. Os filtros utilizados atuam por sua capacidade de refletir, absorver ou dispersar os raios solares ultravioletas (UV). A aplicação de métodos teóricos tornou-se indispensável no auxílio do planejamento de novos compostos com função terapêutica, em estudos de suas diferentes propriedades, buscando gerar, manipular e analisar representações realistas de estruturas moleculares obtidas a partir de cálculos de propriedades físico-químicas por meio da química computacional. Neste estudo, foram selecionados compostos naturais de origem vegetal (3-O-metilquercetina, ácido gálico, aloína, catequina, quercetina e resveratrol), os quais são descritos com propriedades fotoprotetoras, para os quais se aplicou métodos computacionais para predição dos espectros de absorção, por meio do método TD-DFT (Teoria funcional da densidade dependente do tempo). Foram avaliadas as principais transições eletrônicas dos compostos estudados e se as diferenças de energia HOMO e LUMO para os compostos que absorvem na faixa UV compreendem na UVA (320400 nm, 3.103.87 eV), UVB (290320 nm, 3.874.27 eV) ou na UVC (100290 nm, 4.2712.4 eV). Realizou-se a validação experimental para o método aplicado para o EMC, quercetina e resveratrol, demonstrando a eficácia. Após os estudos realizados concluímos que o resveratrol, teoricamente é um ótimo candidato a fotoprotetor. O estudo ofereceu informações relevantes sobre o poder de predição in silico para fotoprotetores, e se utilizado pode contribuir diminuindo de tempo e custos em pesquisas para desenvolver fármacos

ABSTRACT

In the area of public health, diseases caused by solar radiation have gained great prominence, as they are increasingly common. Among the main ways to prevent the use of sunscreens are the most common and easily accessible. The filters used act by their ability to reflect, absorb or scatter the sun's ultraviolet (UV) rays. The application of theoretical methods has become indispensable in helping to plan new compounds with therapeutic function, in studies of their different properties, seeking to generate, manipulate and analyze realistic representations of molecular structures obtained from calculations of physicochemical properties through computational chemistry. In this study, natural compounds of plant origin (3-O-methylquercetin, gallic acid, aloin, catechin, quercetin, and resveratrol) were selected, which are described with photoprotective properties, for which computational methods were applied to predict the absorption spectra, using the TD-DFT (Time-Dependent Density Functional Theory) method. The main electronic transitions of the studied compounds were evaluated and whether the differences in HOMO and LUMO energy for compounds that absorb in the UV range comprise UVA (320400 nm, 3.103.87 eV), UVB (290 320 nm, 3.87 4.27 eV) or UVC (100290 nm, 4.2712.4 eV). Experimental validation was carried out for the method applied for CME, quercetin, and resveratrol, demonstrating its effectiveness. After the studies carried out, we concluded that resveratrol, theoretically, is an excellent candidate for sunscreen. The study provided relevant information about the in silico predictive power for photoprotectors, and if used, it can contribute to reducing time and costs in research to develop drugs