npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.56304/S2079562924050087AHPUOUnpe-450Research ArticleМедицинская физика и биофизикаMedical Physics and BiophysicsИЗУЧЕНИЕ САМОСБОРКИ КОНЪЮГАТОВ ЦИКЛОДЕКСТРИНОВ С ФОСФОЛИПИДОМ МЕТОДОМ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИSTUDY OF SELF-ASSEMBLY OF CYCLODEXTRIN CONJUGATES WITH PHOSPHOLIPID BY MOLECULAR DYNAMICS METHODДимитреваВ. А.DimitrevaV. A.veronikadimitreva@yandex.ruВасканИ. С.VaskanI. S.ОлейниковВ. А.OleinikovV. A.ЗалыгинА. В.ZalyginA. V.Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”РоссияShemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences; National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)Russian FederationИнститут биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАНРоссияShemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of SciencesRussian Federation202529012025162249253Copyright © Димитрева В.А., Васкан И.С., Олейников В.А., Залыгин А.В., 20252025Димитрева В.А., Васкан И.С., Олейников В.А., Залыгин А.В.Dimitreva V.A., Vaskan I.S., Oleinikov V.A., Zalygin A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/450

Адресная доставка гидрофобных лекарств является актуальной проблемой в фармацевтике. Эти лекарства плохо растворяются в воде, что затрудняет их транспортировку в организме и требует увеличения дозировки, что может привести к побочным эффектам. Циклодекстрины могут помочь решить эту проблему благодаря своей уникальной гидрофобной полости, в которую может быть встроено лекарство, и гидрофильной внешней поверхности, которая обеспечивает растворимость такого комплекса в воде. Липидные производные циклодекстринов в водной среде, за счет гидрофобных взаимодействий липидных фрагментов, образуют мицеллоподобные наночастицы, которые также растворимы в воде и способны встраивать гидрофобные молекулы. Таким образом, использование липидных производных циклодекстринов при создании наночастиц может улучшить биодоступность и фармакокинетические свойства лекарственных средств. В данной статье проведено моделирование самосборки конъюгатов фосфолипида с α-, β- и γ-циклодекстринами в наночастицы используя метод молекулярной динамики, произведенной с помощью пакета GROMACS. В результате расчетов получены модели мицелл-наночастиц в крупнозернистом представлении, установлена конформация молекул в их составе и определен размер мицелл.

Targeted delivery of hydrophobic drugs is an urgent problem in pharmaceuticals. These drugs are poorly soluble in water, which makes it difficult to transport them in the body and requires an increase in dosage, which can lead to side effects. Cyclodextrins can help solve this problem due to their unique hydrophobic cavity, into which the drug can be embedded, and the hydrophilic outer surface, which ensures the solubility of such a complex in water. Lipid derivatives of cyclodextrins in an aqueous medium, due to the hydrophobic interactions of lipid fragments, form micelle-like nanoparticles that are also soluble in water and capable of embedding hydrophobic molecules. Thus, the use of lipid derivatives of cyclodextrins in the creation of nanoparticles can improve the bioavailability and pharmacokinetic properties of drugs. This article simulates the self-assembly of phospholipid conjugates with α-, β- and γ-cyclodextrins into nanoparticles using the method of molecular dynamics produced using the GROMACS package. As a result of calculations, models of micelles-nanoparticles in coarse-grained representation were obtained, the conformation of molecules in their composition was established and the size of micelles was determined.

молекулярная динамикаамфифильностьциклодекстринымицеллоподобные наночастицыmolecular dynamicsamphiphilicitycyclodextrinsmicelle-like nanoparticlesРабота выполнена при финансовой поддержке Российского Научного Фонда, грант № 23-24-10046.ReferencesTarasova A.R., Vaskan I.S., Zalygin A.V., Troitskaya P.S., Bovin N.V., Oleinikov V.A . // J. Phys.: Conf. Ser. 2021. V. 2058. P. 012003.Tarasova A.R., Vaskan I.S., Zalygin A.V., Troitskaya P.S., Bovin N.V., Oleinikov V.A . // J. Phys.: Conf. Ser. 2021. V. 2058. P. 012003.Adepu S., Ramakrishna S. // Molecules. 2021. V. 26 (19). P. 5905.Adepu S., Ramakrishna S. // Molecules. 2021. V. 26 (19). P. 5905.Zalygin A.V. et al. // ChemistryOpen. 2020. V. 9. P. 641–648.Zalygin A.V. et al. // ChemistryOpen. 2020. V. 9. P. 641–648.Varan G., Varan C., Erdoğar N., Hıncal A.A., Bilensoy E. // Int. J. Pharm. 2017. V. 531 (2). P. 457–469.Varan G., Varan C., Erdoğar N., Hıncal A.A., Bilensoy E. // Int. J. Pharm. 2017. V. 531 (2). P. 457–469.Zheng L., Alhossary A.A., Kwoh C.K., Mu Y. // Encyclopedia of Bioinformatics and Computational Biology: ABC of Bioinformatics. 2018. Amsterdam: Elsevier. P. 550–566.Zheng L., Alhossary A.A., Kwoh C.K., Mu Y. // Encyclopedia of Bioinformatics and Computational Biology: ABC of Bioinformatics. 2018. Amsterdam: Elsevier. P. 550–566.Abraham M.J. et al. // SoftwareX. 2015. V. 1–2. P. 19–25.Abraham M.J. et al. // SoftwareX. 2015. V. 1–2. P. 19–25.Sandilya A.A., Natarajan U., Priya M.H. // ACS Omega. 2020. V. 5 (40). P. 25655–25667.Sandilya A.A., Natarajan U., Priya M.H. // ACS Omega. 2020. V. 5 (40). P. 25655–25667.Blake D.A., Bovin N.V., Bess D., and Henry S.M. // J. Visualized Exp. 2011. V. 54. P. 3289.Blake D.A., Bovin N.V., Bess D., and Henry S.M. // J. Visualized Exp. 2011. V. 54. P. 3289.Ryzhov I.M. et al. // Carbohydr. Res. 2016. V. 435. P. 83–96.Ryzhov I.M. et al. // Carbohydr. Res. 2016. V. 435. P. 83–96.Merchant B.A., Madura J.D. // Ann. Rep. Comput. Chem. 2011. V. 7. P. 67–87.Merchant B.A., Madura J.D. // Ann. Rep. Comput. Chem. 2011. V. 7. P. 67–87.Marrink S.J., Risselada H.J., Yefimov S., Tieleman D.P., De Vries A.H. // J. Phys. Chem. B. 2007. V. 111 (27). P. 7812–7824.Marrink S.J., Risselada H.J., Yefimov S., Tieleman D.P., De Vries A.H. // J. Phys. Chem. B. 2007. V. 111 (27). P. 7812–7824.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.