Моделирование процесса десорбции дезлоратадина из сплавов с полиэтиленгликолем-1500 (ПЭГ) методом молекулярной динамики
Аннотация
Дезлоратадин, лекарственный препарат с доказанной антигистаминной активностью, в настоящее время на фармацевтическом рынке представлен в лекарственных формах: таблетки, раствор и сироп. Существенным фактором, ограничивающим разработку новых лекарственных средств дезлоратадина, является его низкая растворимость в воде. Весьма актуальным направлением фармацевтической технологии в связи в этим являются исследования по созданию лекарственных форм дезлоратадина, направленные на повышение его растворимости в воде, в том числе и на основе твердых дисперсий. В настоящее время перспективным направлением в фармацевтической технологии при разработке состава лекарственного средства является применение компьютерного моделирования. Цель настоящего исследования является сравнительный анализ десорбции дезлоратадина из сплавов с полиэтиленгликолем-1500 в среду растворения по результатам моделирования молекулярной динамики. Для моделирования десорбции дезлоратадина из сплавов с полимером использован метод молекулярной динамики с использованием программы Gromacs 2023, силовое поле Amber 99. Параметризация силового поля для молекул компонентов моделируемых систем, а также сборка полимерных цепей ПЭГ проведены с использованием программы ParmEd. В качестве основы для изучения десорбции дезлоратадина были построены модели сплавов дезлоратадина с полиэтиленгликолем-1500. Моделирование молекулярной динамики проводилось с использованием термостатирования и баростатирования с шагом 2 фс в течение 25 нс. По результатам моделирования рассчитаны энергии взаимодействия дезлоратадина с носителем и с растворителем в пересчете на 1 молекулу дезлоратадина, а также доля молекул дезлоратадина потерявших связь с носителем. Проведенные исследования по десорбции дезлоратадина из сплавов с полиэтиленгликолем-1500 методом молекулярной динамики показали, что наибольшая десорбция дезлоратадина достигнута с полиэтиленгликолем-1500 при соотношении 1:2.
Скачивания
Литература
State Pharmacopoeia of the Russian Federation XV [Electronic edition]. Access mode: https://pharmacopoeia.regmed.
ru/pharmacopoeia/izdanie-15/ (In Russ.)
Popović G., Čakar M., Agbaba D. Acid-base equilibria and solubility of loratadine and desloratadine in water and micellar media, J. Pharm. Biomed. Anal. 2009; 49: 42-47. https://doi.org/10.1016/j.jpba.2008.09.043
DuBuske L.M. Review of deslorata-dine for the treatment of allergic rhinitis, chronic idiopathic urticaria and allergic inflammatory disorders, Expert Opin. Pharmacother. 2005; 6: 2511-2523. https://doi.org/10.1517/14656566.6.14.2511
Ali S.M., Upadhyay S.K., Ma-heshwari A. NMR spectroscopic study of the inclusion complex of desloratadine with -cyclodextrin in solution, J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. 2007; 59: 351-355. https://doi.org/10.1007/s10847-007-9335-y
Vasconcelos T., Marques S., das Neves J., Sarmento B. Amorphous solid dispersions: Rational selection of a manu-facturing process, Adv. Drug Deliv. Rev. 2016; 100: 85-101. https://doi.org/10.1016/j.addr.2016.01.012
Douroumis J.A., Zeitler S.Q. An in-vestigation into the formations of the inter-nal microstructures of solid dispersions prepared by hot melt extrusion, Eur. J. Pharm. Biopharm. 2020; 155: 147-161. https://doi.org/10.1016/j.ejpb.2020.08.018
Barea S.A., Mattos C.B., Cruz A.C, Chaves V.C., Pereira R.N., Simões C.M., Kratz J.M., Koester LS. Solid dispersions enhance solubility, dissolution, and perme-ability of thalidomide, Drug Dev Ind Pharm. 2017; 43(3): 511-518. https://doi.org/10.1080/03639045.2016.1268152
Liu X., Zhang Z., Jiang Y., Hu Y., Wang Z., Liu J., Feng R., Zhang J., Huang G. Novel PEG-grafted nanostructured lipid carrier for systematic delivery of a poorly soluble anti-leukemia agent Tamibarotene: characterization and evaluation, Drug De-liv. 2015; 22(2): 223-9. https://doi.org/10.3109/10717544.2014.885614
Le Khanh H.P., Haimhoffer Á., Nemes D., Józsa L., Vasvári G., Budai I., Bényei A., Ujhelyi Z., Fehér P., Bácskay I. Effect of Molecular Weight on the Dissolu-tion Profiles of PEG Solid Dispersions Containing Ketoprofen, Polymers. 2023; 15(7): 1758. https://doi.org/10.3390/polym15071758
Bolourchian N. Mahboobian M.M., Dadashzadeh S. The effect of PEG molecu-lar weights on dissolution behavior of simvastatin in solid dispersions, Iran J Pharm Res. 2013; 12: 11-20.
Eastman P., Swails J., Chodera J.D., McGibbon R.T., Zhao Y., Beauchamp K.A., Wang L.P., Simmonett A.C., Harri-gan M.P., Stern C.D. OpenMM 7: Rapid Development of High Performance Algo-rithms for Molecular Dynamics, PLoS Comput. Biol. 2017; 13: 1-17. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1005659
Walden D.M., Bundey Y., Jagarapu A., Antontsev V., Chakravarty K., Varsh-ney J. Molecular Simulation and Statistical Learning Methods toward Predicting Drug-Polymer Amorphous Solid Dispersion Mis-cibility, Stability, and Formulation Design, Molecules. 2021; 26(1): 182. https://doi.org/10.3390/molecules26010182
Chan T., Ouyang D. Investigating the molecular dissolution process of binary solid dispersions by molecular dynamics simulations, Asian J Pharm Sci. 2018; 13(3): 248-254. https://doi.org/10.1016/j.ajps.2017.07.011
Ortiz A.C., Yañez O., Salas-Huenuleo E., Morales J.O. Development of a Nanostructured Lipid Carrier (NLC) by a Low-Energy Method, Comparison of Re-lease Kinetics and Molecular Dynamics Simulation, Pharmaceutics. 2021; 13(4): 531. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics13040531
Fița A.C., Secăreanu A.A., Musuc A.M., Ozon E.A., Sarbu I., Atkinson I., Rusu A., Mati E., Anuta V., Pop A.L. The Influence of the Polymer Type on the Qual-ity of Newly Developed Oral Immediate-Release Tablets Containing Amiodarone Solid Dispersions Obtained by Hot-Melt Extrusion, Molecules. 2022; 27(19): 6600. https://doi.org/10.3390/molecules27196600
Polkovnikova Yu.A., Koryanova K.N., Vasilevskaya E.S. The influence of solid dispersions with PEG-1500 on the na-ture of the release of vinpocetine, Russian Journal of Biopharmaceuticals. 2019; 11(5): 62-69 (In Russ.).
Smirnova T.D., Shtykov S.N. Ener-gy transfer in nanosystems: application in luminescent analysis. Nanoobjects and nanotechnologies in chemical analysis. 2015; 20: 123-150. (In Russ.)
Abraham M.J., Murtola T., Schulz R, Páll S, Smith JC, Hess B, Lindahl E. GROMACS: High performance molecular simulations through multi-level parallelism from laptops to supercomputers, Soft-wareX. 2015; 1-2: 19-25. https://doi.org/10.1016/j.softx.2015.06.001
Sorin E.J., Pande V.S. Exploring the helix-coil transition via all-atom equilibri-um ensemble simulations, Biophysical journal. 2005; 88(4): 2472-2493. https://doi.org/10.1529/biophysj.104.051938
Polkovnikova Yu.A., Glizhova T.N., Arutyunova N.V., Sokulskaya N.N. PEG-4000 Increases solubility and dissolu-tion rate of vinpocetin in solid dispersion system, Chimica Techno Acta. 2022; 9(S): 202292S11. https://doi.org/ 10.15826/chimtech.2022.9.2.S11
Teppen J.B. HyperСhem, release 2: molecular modeling for the personal com-puter, J. Chem. Inf. Comput. Sci. 1992; 32: 757-759.
Selemenev V.F., Rudakova L.V., Rudakov O.B., Belanova N.A., Mironenko N.V. Vitamins as objects of food chemistry and pharmacology. Voronezh. Publishing-polygraphcenter "Scientific Book". 2022. 212 p. (In Russ.)
Shirts M.R., Klein C., Swails J.M., Yin J., Gilson M.K., Mobley D.L., Case D.A., Zhong E.D. Lessons learned from comparing molecular dynamics engines on the SAMPL5 dataset, J. Comput. Aided Mol. Des. 2017; 31: 147-161. https://doi.org/10.1007/s10822-016-9977-1
Bekker H.E., Dijkstra J., Renardus M.K.R., Berendsen H.J.C. An efficient, box shape independent non-bonded force and virial algorithm for molecular dynamics, Mol. Sim. 1995; 3; 14: 137-152. https://doi.org/10.1080/08927029508022012
Berendsen H.J.C., Postma J.P.M., van Gunsteren W.F., DiNola A., Haak J.R. Molecular dynamics with coupling to an external bath, J. Chem. Phys. 1984; 81: 3684-3690. https://doi.org/10.1063/1.448118
Braga C., Travis K.P. A configura-tional temperature Nosé-Hoover thermo-stat, The Journal of Chemical Physics. 2005; 123(13): 134101. https://doi.org/10.1063/1.2013227
Parrinello M., Rahman A. Polymor-phic transitions in single crystals: A new molecular dynamics method, J. Appl. Phys. 1981; 52: 7182-7190. https://doi.org/10.1063/1.328693
Selemenev V.F., Rudakova L.V., Rudakov O.B., Belanova N.A., Mironenko N.V., Butyrskaya E.V. Lipidomics. Voronezh. Publishing-polygraphcenter "Scientific Book". 2023. 316 p. (In Russ.)
Morice P. Surface and interphase boundaries. From the nanoscale to the global scale. M: BINOM. Knowledge Laboratory. 2015. 540 p. (In Russ.)
