TiO2 como nanoacarreadores de antibióticos (quinolonas): ensayo de acoplamiento molecular
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García-Tejada, Esthela-Paola [1] ; Aguilera-Granja, Faustino [2] ; Albino-Flores, Ángel [1] ; Bazán-Jiménez, Adán [1] ; Diaz-Cervantes, Erik [1]
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[1] Universidad de Guanajuato
Universidad de Guanajuato
México
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[2] Universidad Autónoma de San Luis Potosí
Universidad Autónoma de San Luis Potosí
México
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- Localización: Mundo nano: Revista interdisciplinaria en nanociencias y nanotecnología, ISSN 2007-5979, ISSN-e 2448-5691, Vol. 15, Nº. 29, 2022 (Ejemplar dedicado a: La ciencia computacional en las NyN / Daniel Glossman, Alfredo Tlahuice y Ana Torres, editores invitados; 1e-32e), págs. 1-18
- Idioma: español
- Títulos paralelos:
- TiO2 as nanocarrier of antibiotics (quinolones): A molecular docking assay
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Resumen
- español
El objetivo del presente trabajo fue realizar un estudio QSAR considerando quinolonas comerciales para el desarrollo de nuevas estructuras químicas con posible acción antibiótica. Además, se complementó con un ensayo de acoplamiento molecular para conocer la interacción molecular entre las moléculas estudiadas y la ADN girasa-topoisomerasa IV (ADNg-TIV) de Staphylococcus aureus (S. aureus). Subsecuentemente, se realizó el acoplamiento molecular in silico de un modelo de TiO2 como vehículo de quinolonas. Todo esto fue desarrollado a partir de la teoría de funcionales de la densidad (DFT, por sus siglas en inglés), con el funcional M06L y un conjunto de base 6-31G(d,p); el docking molecular se realizó considerando la función de scoring MolDock Score. A partir de los resultados obtenidos en el estudio QSAR, se logró diseñar una familia de moléculas con valores de concentración inhibitoria mínima (MIC, por sus siglas en inglés) hasta mil veces menores que los fármacos comerciales; principalmente adicionando sustituyentes azoles e isatinas a los núcleos base. Los acoplamientos moleculares de nuestras moléculas diseñadas imitaron el mecanismo de acoplamiento con el blanco biológico como se ha reportado en la literatura. Estos resultados fueron aún más alentadores, mostrando energías más bajas y estables cuando las quinolonas interactúan con un nanoacarreador de TiO2. Finalmente, podemos concluir que obtuvimos cuatro moléculas con alto potencial debido a su MIC calculado, las cuales potencializan su acoplamiento molecular al utilizar un nanoacarreador de TiO2, siendo una propuesta sólida para futura síntesis y pruebas in vitro.
- English
A QSAR study was carried out, by considering common quinolone to develop new chemical structures with possible antibacterial action. Furthermore, it has been performed a docking assay to get insight into the molecular interactions of the studied molecules herein with the biological target Staphylococcus aureus (S. aureus). On the other hand, a TiO2 cluster was used as a nanocarrier model and was coupled to quinolones through a molecular docking assay. All the molecules were optimized using the density functional theory (DFT), with the functional M06L and a basis set 6-311+G(d,p); the molecular docking assay between isolated quinolone and the TiO2-quinolone complex with DNA gyrase-topoisomerase IV (like biological target), was performed with Molegro Virtual Docker Software. The results show that the designed molecules present MIC (minimum inhibitory concentrations) values better than those of commercial drugs, especially when isatine and azole substituents were added. The molecular coupling of the designed structures mimics the linkage mechanism with the biological target, as has been reported in the literature. The addition of TiO2 as a nanocarrier confers a better interaction than free drugs or free molecules due to the many target-ligand interactions. Finally, we can conclude that four potential antibiotics were designed, showing lower MIC values. Likewise, the TiO2 nanocarrier promotes a better molecular coupling with the biological target, being our molecules a solid proposal to be synthesized and in vitro tested.
- español
