Dinâmica molecular dos flavonoides Naringin e Naringenin ......polares dos fosfolipídios (azul) e...

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Júlia Barroso do Nascimento Dinâmica molecular dos flavonoides Naringin e Naringenin em modelo de surfactante pulmonar Trabalho de Conclusão de Curso Trabalho apresentado como requisito para obtenção do título de Bacharel pelo Programa de Graduação em Química do Departamento de Química Orientador: Prof. Dr. André Silva Pimentel Rio de Janeiro Dezembro 2018

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Júlia Barroso do Nascimento

Dinâmica molecular dos flavonoides

Naringin e Naringenin em modelo de

surfactante pulmonar

Trabalho de Conclusão de Curso

Trabalho apresentado como requisito para obtenção do título de Bacharel pelo

Programa de Graduação em Química do Departamento de Química

Orientador: Prof. Dr. André Silva Pimentel

Rio de Janeiro

Dezembro 2018

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AGRADECIMENTOS

Primeiramente, agradeço a Deus, por sempre me presentear com excelentes opor-

tunidades quando os planos iniciais não dão certo.

Em seguida, gostaria de agradecer à instituição PUC-Rio pela bolsa concedida, vi-

abilizando meus estudos na instituição.

À minha família, meus pais, Mauro e Katia, e meus irmãos, Ana Carolina e Caio,

por todo o apoio e amor incondicional que me dão desde sempre.

Ao professor André pela oportunidade de trabalhar em seu laboratório e por me

orientar na vida acadêmica.

Aos colegas de laboratório Lucas, Franccesca, Felipe e, especialmente, Aline, por

toda a ajuda e carinho.

Aos meus amigos, Lorrayne, Matheus, Bruna, Rodrigo, Isabela e Valentina, e ao

meu namorado, Thiago, por toda a torcida para meu sucesso e toda a compreensão

pela minha falta de tempo livre.

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RESUMO

O surfactante pulmonar é uma mistura complexa de fosfolipídios e proteínas pre-

sente nos alvéolos pulmonares com a função de reduzir a tensão superficial da in-

terface ar-água, impedindo que os mesmos colapsem durante a expiração.

As simulações de dinâmica molecular Coarse Grained do modelo de surfactante

Curosurf® interagindo com moléculas de Naringin e Naringenin foram realizadas

com sucesso na temperatura de 298K, não havendo colapso da monocamada no

tempo de simulação de 2μs.

Os modelos Coarse Grained do Naringin e do Naringenin foram parametrizados e

validados comparando os valores de coeficiente de partição calculados com valo-

res preditos presentes na literatura. Os valores encontrados para os coeficientes de

partição do Naringin e do Naringenin foram, respectivamente, -0,46 e 2,56, com

erros relativos aos valores preditos de 14,73% e 1,72%.

As dinâmicas contendo 20 moléculas demonstraram, pelo coeficiente de difusão

lateral e pelo parâmetro de ordem, que uma maior quantidade de flavonoides im-

plica numa maior organização do filme. O estudo de distribuição de densidade in-

dica que o Naringin e o Naringenin interagem com as cabeças polares do filme.

Ao final, concluiu-se que o surfactante pulmonar pode ser utilizado como carrea-

dor dos flavonoides. Os resultados deste trabalho podem ser usados para a elabo-

ração de novos tratamentos para doenças pulmonares inflamatórias, como a fi-

brose pulmonar idiopática e a doença pulmonar obstrutiva crônica.

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LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 - Estruturas moleculares dos flavonoides (a) Naringin e (b) Naringenin

Figura 2 – Representação gráfica do mapeamento Coarse Grained do Naringin

Figura 3 - Representação gráfica do mapeamento Coarse Grained do Naringenin

Figura 4 – Sistemas (a) Octanol-água-octanol com o flavonoide Naringin e (b)

Água-octanol-agua com o flavonoide Naringenin na pressão de 1 bar à 298K. As

moléculas de água são representadas em azul, as moléculas de octanol estão em

vermelho e o Naringin e Naringenin em laranja

Figura 5 – Sistema do filme Curosurf® com os flavonoides (a) Naringin e (b) Na-

ringenin na pressão de 1 bar à 298K. As cadeias carbônicas do lipídios estão repre-

sentadas em azul celeste, em rosa, as cabeças polares, em amarelo, a proteína SP-

B, e em cinza, a água.

Figura 6 – Sistema Curosurf®(verde) com vinte moléculas (a)Naringin (azul) e

(b)Naringenin (laranja) na pressão de 1 bar à 298K. As moléculas de água estão

representadas pela cor cinza, e a proteína SP-B está representada em marrom.

Figura 7 – Representação inicial de final do sistema octanol-água-octanol contendo

o flavonoide Naringin(laranja) na pressão de 1 bar à 298K. O octanol e a água estão

representados em rosa e em azul, respectivamente.

Figura 8 – Representação inicial de final do sistema água-octanol-água con-tendo

o flavonoide Naringenin (laranja) na pressão de 1 bar à 298K. O octanol e a água

estão representados em rosa e em azul, respectivamente.

Figura 9 – Energia livre do flavonoide Naringin (kcal mol-1) com a coordenada de

reação (nm) da transferência do octanol para água na pressão de 1 bar à 298K.

Figura 10 –Energia livre do flavonoide Naringenin (kcal mol-1) com a coordenada

de reação (nm) da transferência da fase aquosa para o octanol na pressão de 1 bar à

298K.

Figura 11 – Histograma de amostragem de transferência do Naringin do octanol

para a água na pressão de 1 bar à 298K.

Figura 12 - Histograma de amostragem de transferência do Naringenin da água para

o octanol na pressão de 1 bar à 298K.

Figura 13 – Configurações inicial e final do filme Curosurf® com uma molécula de

Naringin (azul) na tensão superficial de 30 mN m-1 a 298K. As cadeias carbônicas

do lipídio estão representadas em azul celeste, e em rosa, as cabeças polares. A água

está representada pela cor cinza e a SP-B em amarelo.

Figura 14 – Configurações inicial e final do filme Curosurf® com uma molécula de

Naringenin (laranja) na tensão superficial de 30 mN m-1 a 298K. As cadeias carbô-

nicas do lipídio estão representadas em azul celeste, e em rosa, as cabeças polares.

A água está representada pela cor cinza e a SP-B em amarelo.

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Figura 15 – Energia livre do flavonoide Naringin (kcal mol-1) com a coordenada de

reação (nm) da transferência do vácuo para o filme na pressão de 1 bar à 298K

Figura 16 – Energia livre do flavonoide Naringenin (kcal mol-1) com a coordenada

de reação (nm) da transferência do vácuo para o filme na pressão de 1 bar à 298K

Figura 17 – Histograma de amostragem de transferência do Naringin do vácuo para

o filme na pressão de 1 bar à 298K.

Figura 18 – Histograma de amostragem de transferência do Naringenin do vácuo

para o filme na pressão de 1 bar à 298K.

Figura 19 – Configurações inicial (a) e final (b) de 20 moléculas do Naringin (azul)

na tensão de 10 mN m-1 a 298K. O modelo do Curosurf® está representado em

verde com o modelo da proteína SP-B em marrom.

Figura 20 – Configurações inicial (a) e final (b) de 20 moléculas do Naringenin

(laranja) na tensão de 10 mN m-1 a 298K. O modelo do Curosurf® está representado

em verde com o modelo da proteína SP-B em marrom.

Figura 21 – O parâmetro de ordem (–Scd) da cauda SN1 do DPPC no surfactante

puro (vermelho) e no sistema com vinte moléculas de Naringin (azul) na tensão

superficial de 10 mN m-1 a 298K.

Figura 22 – O parâmetro de ordem (–Scd) da cauda SN1 do DPPC no surfactante

puro (vermelho) e no sistema com vinte moléculas de Naringenin (azul) na tensão

superficial de 10 mN m-1 a 298K.

Figura 23 – Perfil de distribuição de densidade do Naringin (amarelo), das cabeças

polares dos fosfolipídios (azul) e das caudas dos fosfolipídios (vermelho) na tensão

superficial de 10 mN m-1 a 298K.

Figura 24 – Perfil de distribuição de densidade do Naringenin (amarelo), das cabe-

ças polares dos fosfolipídios (azul) e das caudas dos fosfolipídios (vermelho) na

tensão superficial de 10 mN m-1 a 298K.

Figura 25 – Número de agregados para o Naringin durante o tempo de simulação

de 2 μs na tensão superficial de 10 mN m-1 a 298K.

Figura 26 – Histograma do número médio de moléculas por agregado do Naringin

durante o tempo de simulação de 2 μs na tensão superficial de 10 mN m-1 a 298K.

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Quadro comparativo entre os Log P preditos e os calculados para os

flavonoides Naringin e Naringenin na pressão de 1 bar à 298K.

Tabela 2 – Coeficiente de difusão lateral dos fosfolipídios na monocamada do mo-

delo de Curosurf® puro em cm2 s-1 na tensão de 30 mN m-1 a 298K, calculado

para um tempo de 100 ns de simulação. Os coeficientes foram calculados utili-

zando o método de Einstein e os erros foram obtidos através da diferença entre

duas metades do intervalo selecionado.

Tabela 3 – Coeficiente de difusão lateral dos fosfolipídios na monocamada do mo-

delo de Curosurf® com Naringin em cm2 s-1 na tensão de 30 mN m-1 a 298K, cal-

culado para um tempo de 100 ns de simulação. Os coeficientes foram calculados

utilizando o método de Einstein e os erros foram obtidos através da diferença en-

tre duas metades do intervalo selecionado.

Tabela 4 – Coeficiente de difusão lateral dos fosfolipídios na monocamada do mo-

delo de Curosurf® com Naringenin em cm2 s-1 na tensão de 30 mN m-1 a 298K,

calculado para um tempo de 100 ns de simulação. Os coeficientes foram calcula-

dos utilizando o método de Einstein e os erros foram obtidos através da diferença

entre duas metades do intervalo selecionado.

Tabela 5 – Coeficiente de difusão lateral dos fosfolipídios na monocamada do mo-

delo de Curosurf® puro em cm2 s-1 na tensão de 10 mN m-1 a 298K, calculado

para um tempo de 100 ns de simulação. Os coeficientes foram calculados utili-

zando o método de Einstein e os erros foram obtidos através da diferença entre

duas metades do intervalo selecionado.

Tabela 6 – Coeficiente de difusão lateral dos fosfolipídios na monocamada do mo-

delo de Curosurf® com Naringin em cm2 s-1 na tensão de 10 mN m-1 a 298K, cal-

culado para um tempo de 100 ns de simulação. Os coeficientes foram calculados

utilizando o método de Einstein e os erros foram obtidos através da diferença en-

tre duas metades do intervalo selecionado.

Tabela 7 – Coeficiente de difusão lateral dos fosfolipídios na monocamada do mo-

delo de Curosurf® com Naringenin em cm2 s-1 na tensão de 10 mN m-1 a 298K,

calculado para um tempo de 100 ns de simulação. Os coeficientes foram calcula-

dos utilizando o método de Einstein e os erros foram obtidos através da diferença

entre duas metades do intervalo selecionado.

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ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO ......................................................................................... 8

2. OBJETIVOS ............................................................................................ 10

3. METODOLOGIA .................................................................................... 10

3.1 Resumo ..................................................................................................... 10

3.2 Sistema água-octanol ............................................................................... 11

3.3 Sistema Curosurf® com apenas uma molécula ................................... 13

3.4 Sistema Curosurf® com vinte moléculas .............................................. 15

3.5 Análises .................................................................................................... 15

4. RESULTADOS E DISCUSSÕES .......................................................... 17

4.1 Resumo ..................................................................................................... 17

4.2 Sistema água-octanol ............................................................................... 17

4.3 Sistema Curosurf® com apenas uma molécula ................................... 20

4.4 Sistema Curosurf® com vinte moléculas .............................................. 25

Área por molécula ............................................................................... 26

Parâmetro de ordem ............................................................................. 26

Difusão lateral...................................................................................... 27

Distribuição por densidade ................................................................. 28

Cálculo de agregados ........................................................................... 30

5. CONCLUSÕES ........................................................................................ 31

6. PERSPECTIVAS FUTURAS ................................................................. 31

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................. 32

ANEXO I – Modelos Coarse Grained dos fosfolipídios, da proteína SP-B e

dos flavonoides .............................................................................................. 36

ANEXO II – Gráficos dos parâmetros de ordem dos fosfolipídios do Narin-

gin ................................................................................................................... 37

ANEXO III – Gráficos dos parâmetros de ordem dos fosfolipídios do Na-

ringenin .......................................................................................................... 40

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1. INTRODUÇÃO

Os surfactantes, também conhecidos como tensoativos, são substâncias or-

gânicas que possuem uma porção polar e uma cauda apolar, apresentando

um caráter anfifílico1. Eles possuem uma tendência a se distribuir na inter-

face de líquidos que apresentam diferentes polaridades, afim de diminuir as

tensões superficiais e interfaciais, fazendo com que os surfactantes tenham

aplicações em diversos setores, como a indústria, a agroquímica ou a mine-

ração.

O surfactante pulmonar é um biosurfactante caracterizado como uma mis-

tura complexa de lipídios e proteínas, cuja a função é diminuir a tensão su-

perficial da interface líquido-ar dos alvéolos2, o que facilita a respiração e

impede o colapso dos mesmos. A maior parte de sua composição é lipídica,

cerca de 90% do total, e principalmente formado pela dipalmitoilfosfatidil-

colina (DPPC), correspondente a 40% do total. A parcela proteica é com-

posta por quatro substâncias, duas proteínas hidrofílicas (SP-A e SP-D), que

são removidas no processo de produção do surfactante pulmonar comercial,

e duas proteínas hidrofóbicas (SP-B e SP-C).3,4

Nos pulmões, ele começa a ser produzido por volta da 24a semana de gesta-

ção, e o aumento de produção só se dá próxima a 36a semana gestacional.

Por isto, bebês prematuros podem apresentar doenças respiratórias em fun-

ção da deficiência do surfactante, como a Síndrome do Desconforto do Re-

cém-Nascido (SDR).5 Há cerca de uma década, o uso de surfactante exó-

geno para o tratamento da SDR foi considerado efetivo e seguro 6,7, dimi-

nuindo significativamente o número de mortes de neonatais prematuros 8.

Os surfactantes exógenos podem ser tanto sintéticos quanto naturais, exis-

tindo ambos com diversas composições e sendo diferenciados pela resposta

no tratamento a curto prazo. Os sintéticos conservam as proteínas SP-A e/ou

SP-D e possuem os fosfolipídios em sua composição, enquanto os naturais

são obtidos através de extração em animais, como o porco ou o boi 9.

O surfactante Curosurf ®, comercializado pela Chiesi Farmaceutici, é um

exemplo de surfactante pulmonar de origem natural extraído do pulmão por-

cino, formado majoritariamente por lipídios polares e, com cerca de 1% da

sua composição de proteínas SP-B e SP-C.10 Estudos indicam que bebês

tratados com este surfactante apresentam melhora na oxigenação em menos

tempo quando comparados com os tratados com um surfactante similar de

origem bovina, o Survanta ®.7

Desde a antiguidade, propriedades biológicas presentes em plantas são ex-

ploradas como componentes para tratamentos de doenças, através de chás

ou unguentos 11. Devido à grande biodiversidade de biomassa, a química de

produtos naturais está presente no Brasil desde antes da colonização, sendo

importante para a pesquisa do país até os dias atuais.12

Os flavonoides são compostos polifenólicos que constituem um amplo

grupo com cerca de 4000 moléculas encontradas em plantas. Nestas eles

possuem um papel defensivo, ajudando-as a sobreviver em ambientes ad-

versos, como em geadas ou secas, e atuando principalmente na parede celu-

lar ou membranas. Para os seres humanos, a atratividade dos flavonoides

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advém do amplo espectro de atividade biológica, que apresenta melhorias a

saúde, ou de seus derivados sintéticos, os quais têm potencial terapêutico,

como atividade antioxidante, anticarcinogênica, antiviral, anti-inflamatória

e antimicrobiana, além de serem facilmente absorvidos pelo corpo humano

através da alimentação 13,14. Além disso, eles estão presentes nas cascas de

frutas cítricas nacionais tais como laranja, lima, morcote, ponkan, entre ou-

tras.

Sendo o Brasil um grande produtor de sucos naturais, são gerados diaria-

mente dentro das indústrias um grande volume de resíduos destas frutas,

onde foram quantificados flavonoides relevantes, como Quercetin, Hespe-

ritin, Hesperidin, Naringin e Naringenin, os quais podem ser obtidos com

facilidade e à baixo custo.15

A interação entre esses compostos e bicamadas lipídicas tem sido ampla-

mente investigada e, uma forma de compreender melhor esses sistemas é

utilizando modelos de membranas, as quais são formadas por lipídios que

separam os diferentes componentes celulares do meio extracelular. Mesmo

em organismos simples as membranas presentes têm alta complexidade em

sua composição, devido aos diferentes lipídios, esteróis e proteínas que as

formam. As diferenças entre as cabeças polares e as caudas apolares dos

lipídios alteram propriedades importantes das membranas tais como: tem-

peratura de transição de fase, área por cabeça lipídica, espessura, potencial

transmembrana, entre outras17.

Ainda no século XXI, existem doenças consideradas perigosas e que não

possuem ainda um tratamento adequado, dentre elas, podemos dar desta-

quea duas: a Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica (DPOC) e a Fibrose Pul-

monar Idiopática (FPI). A DPOC é uma inflamação pulmonar crônica cau-

sada principalmente pelo tabagismo caracterizada pela destruição progres-

siva e irreversível dos brônquios.18 De acordo com estudo realizado por es-

pecialistas da Organização Mundial de Saúde (OMS), projeta-se que a do-

ença pulmonar obstrutiva crônica venha a ser a 3a maior causa de morte no

mundo19.

A Fibrose Pulmonar Idiopática causa cicatrizes no pulmão, endurecendo-o

de modo a reduzir progressivamente sua capacidade de expansão. A FPI

possui um dos piores prognósticos dentre as pulmonares, tendo um paciente

um tempo de vida médio de 2 a 4 anos após seu diagnóstico.20

A dinâmica molecular se apresenta como uma alternativa para simulação de

sistemas biológicos, incluindo membranas lipídicas, como o surfactante pul-

monar, tendo sido estudado tanto através das simulações atomísticas quanto

de simulações Coarse Grained 21, sendo elas extensivamente estudadas pelo

grupo do laboratório nos últimos anos.22,23,24,25.

Enquanto a dinâmica molecular atomística representa de modo explícito

cada átomo, o modelo Coarse Grained agrupa, em média, quatro átomos

pesados para uma representação 21. Neste, um dos campos de força que pode

ser utilizado é o campo de força MARTINI, que é extensivamente utilizado

para pesquisas relacionadas ao surfactante pulmonar 23,24,26,27, pois possui a

vantagem de reduzir o tempo de simulação em sistemas grandes.

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Dentre os flavonoides citados, destacam-se dois de interesse: o Naringin e

o Naringenin. Estas moléculas possuem a estrutura do grupo flavanona,

tendo o Naringin dois grupos glicosídeos como diferença em relação ao Na-

ringenin, como mostrado na figura 1.

(a) (b)

Figura 1 – Estruturas moleculares dos flavonoides (a) Naringin e (b) Naringenin

Ambos se destacam devido ao seu baixo custo de obtenção, suas fortes ati-

vidades antioxidantes e anti-inflamatórias, havendo estudos nos quais se

confirma a capacidade analgésica do Naringenin28 e nos quais o Naringin

apresenta efeitos protetores contra fibrose pulmonar induzida em ratos 20.

2. OBJETIVOS

Este trabalho tem como objetivo a caracterização das monocamadas de

Langmuir utilizando simulações por dinâmica molecular Coarse Grained.

O intuito é estudar a interação entre os flavonoides Naringin e Naringenin

com modelos biomiméticos de membrana formados por monocamadas de

modelo de surfactante pulmonar Curosurf ®.

Além disso, verificar-se-á se as propriedades interfaciais do surfactante se-

rão mantidas ao longo de toda a simulação, afim de propor novas alternati-

vas de tratamento para doenças pulmonares.

3. METODOLOGIA

3.1. Resumo

As simulações foram realizadas utilizando o pacote de programas Gromacs

5.0.6 29, com os parâmetros do campo de forças Martini21, para o DPPC,

POPC, POPG, POPE, DPPI, DPPS, LPC, DPSM, proteína SPB, octanol e

água, onde as moléculas dos lipídios são representadas por partículas que

agrupam aproximadamente quatro átomos pesados, obtidos no banco de da-

dos Martini 29,30,31. As estruturas do Naringin e do Naringenin foram geradas

através do programa PyCGTool 32 após um mapeamento, como mostrado

nas figuras 2 e 3, baseando-se nos parâmetros presentes na literatura23.

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Figura 2 – Representação gráfica do mapeamento Coarse Grained do Naringin

Figura 3 – Representação gráfica do mapeamento Coarse Grained do Naringenin

As representações gráficas das moléculas no modelo Coarse Grained po-

dem ser visualizadas no Anexo I.

O modelo de surfactante pulmonar foi construído nas proporções aproxima-

das

DPPC:POPC:POPG:POPE:DPPI:DPPS:LPC:DPSM=40:18:1:5:2:2:5:6,

como descrito na literatura34 com o auxílio do script Insane 30.

O modelo da proteína SP-B foi preparado e parametrizado utilizando a mo-

delagem por homologia realizada por Felipe Rodrigues de Souza23, onde

obteve-se uma estrutura de equilíbrio bastante estável.

As simulações foram feitas em três etapas. A primeira delas consistia em

calcular o coeficiente de partição octanol-água de ambos os flavonoides uti-

lizando o método Umbrella Sampling.34,35,36 Em seguida, realizaram-se di-

nâmicas com a presença do filme de Curosurf®, sendo uma delas feita com

apenas uma molécula de cada flavonoide e outra com vinte moléculas.

O programa VMD foi utilizado para visualizar e obter as imagens dos siste-

mas 37.

3.2. Sistema água-octanol

Um sistema bifásico octanol/água foi preparado, com o auxílio do programa

gmx insert-molecules, em uma caixa retangular, de dimensões 5x5x25 nm,

para o cálculo de energia livre pelo método Umbrella sampling. Os modelos

Coarse Grained da água e do octanol foram obtidos no site Martini31 e seus

parâmetros são padrões para este campo de força.

As estruturas do Naringin e do Naringenin foram inseridas na fase octanol

e na fase água, respectivamente, como mostrado na Figura 4.

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(a) (b)

Figura 4 – Sistemas (a) Octanol-água-octanol com o flavonoide Naringin e (b) Água-oc-

tanol-agua com o flavonoide Naringenin na pressão de 1 bar à 298K. As moléculas de

água são representadas em azul, as moléculas de octanol estão em vermelho e o Naringin

e Naringenin em laranja

O conjunto ao qual o Naringin estava inserido possuía 1475 moléculas de

água e 1777 moléculas de octanol, já o do Naringenin continha 2943 molé-

culas de água e 1108 moléculas de octanol.

Ambos sistemas passaram por uma etapa de minimização que utilizou o al-

goritmo steepest descent até que a energia alcançasse o valor de 100 kJ mol-

1 nm-1; duas etapas de equilíbrio, uma etapa de dinâmica de 10 ns com um

ensemble NVT aplicando um termostato de reescalonamento da veloci-

dade38 com uma constante de tempo τ de 1,0 ps e temperatura de 298K, e

outra etapa utilizando o ensemble NPT de 20 ns, na qual a pressão de equi-

líbrio foi atingida com τ de 1 ns, aplicando o termostato Nose-Hoover39 ,

com constate τ de 1,0 ps e o barostato Barendsen39 com τ a 3,0 ps à pressão

de 1,0 bar e a 298K.

Em seguida, o Naringin foi transferido com uma força constante de 100 kJ

mol-1 e o Naringenin sem aplicações força, de uma fase para a outra através

de uma dinâmica molecular com espaçamentos de 0,5 nm em um tempo 200

ns, utilizando um termostato de reescalonamento da velocidade40 de τ = 1,0

os a 298K e o barostato Parrinello-Rahman41 à 1 bar e τ = 12,0 ps. O aco-

plamento de pressão utilizado foi isotrópico e a compressibilidade foi con-

figurado para 4,5.10-5 bar-1 em todas as direções. Em todos os passos, o

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tempo de integração utilizado foi de 20 fs e a atualização foi feita a cada 10

passos. 23,34. A constante dielétrica relativa utilizada foi de 15, sendo o pa-

drão para este campo de força. As interações de Lennard-Jones foram pa-

rametrizadas em 0, entre 0 e 0,9 nm, e as interações de Coulomb também

foram parametrizadas em 0, entre 0 e 1,2 nm. O algoritmo leap-frog42 foi

usado em todos os passos.

As simulações Umbrella sampling utilizaram constantes de força de 100 kJ

mol-1 nm-2 23 com espaçamento de 0,5 nm a cada janela afim de calcular a

energia livre de Gibbs da transferência de uma fase para outra. Os resultados

dessas janelas são de forma a se obter um valor de potencial. O potencial de

força média foi computado como uma função entre a distância do centro de

massa da molécula e do centro de massa da caixa de água para o Naringin e

de octanol para o Naringenin, utilizando o método de análise do histograma

(do inglês, Weighteid Histogram Analysis Method, WHAM)34.

3.3. Sistema Curosurf® com apenas uma molécula

Este sistema foi montado de maneira similar para o Naringin e para o Na-

ringenin. Eles foram formados por duas monocamadas lipídicas simétricas

e paralelas no plano xy com as cabeças polares voltadas para dentro 34, onde

cada uma possuía 1021 fosfolipídios. Os dois filmes foram espaçados por

uma distância de 6 nm, onde colocou-se uma caixa com cerca de 30000

moléculas de água, construída com o programa gmx insert-molecules, e todo

o sistema foi inserido no vácuo, em uma caixa retangular de dimensões

25x25x40 nm, como mostrado na figura 5.

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14

(a) (b)

Figura 5 – Sistema do filme Curosurf® com os flavonoides (a) Naringin e (b) Na-

ringenin na pressão de 1 bar à 298K. As cadeias carbônicas do lipídios estão repre-

sentadas em azul celeste, em rosa, as cabeças polares, em amarelo, a proteína SP-B, e

em cinza, a água.

Novamente, o conjunto passou por uma etapa de minimização utilizando o

algoritmo steepest descent até alcançar 100 kJ mol-1 nm-1, e por uma de

equilíbrio com o tempo de simulação de 200 ns, restringindo a posição dos

flavonoides no vácuo. A temperatura foi controlada utilizando o termostato

de reescalonamento da velocidade36 a 298K com uma constante de tempo

de 1,0 ps e a pressão foi controlada usando o barostato de Berendsen40 com

uma tensão superficial de 30 mN m-1 e a pressão aplicada no eixo z foi de 1

bar com a constante de tempo de 3,0 ps. A compressibilidade aplicada foi

de 4,5.10-5 bar-1 no plano xy e 0 no plano z, de modo a manter o compri-

mento no eixo z constante.

Logo depois, o sistema foi submetido a etapa de dinâmica molecular NT

por um tempo de 2 µs, utilizando os mesmos termostatos e barostatos da

simulação octanol-água à uma tensão superficial de 30 mN m-1. A descrição

do protocolo completo encontra-se na literatura23. Posteriormente, os siste-

mas foram submetidos a uma simulação de Umbrella sampling com as cons-

tantes de força de 100 kJ mol-1 nm-2 afim de calcular novamente a energia

livre de Gibbs de transferência do flavonoide de uma fase para outra, sendo,

novamente, os parâmetros iguais ao sistema anterior.

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15

3.4. Sistema Curosurf® com vinte moléculas

Este grupo de sistemas foi construído de modo semelhante ao que possui

apenas uma molécula de flavonoide, como diferença, apenas que vinte mo-

léculas foram acrescentadas à caixa em dois grupos de dez de forma simé-

trica, assim como representado na figura 6.

(a) (b)

Figura 6 – Sistema Curosurf®(verde) com vinte moléculas (a)Naringin (azul) e

(b)Naringenin (laranja) na pressão de 1 bar à 298K. As moléculas de água estão re-

presentadas pela cor cinza, e a proteína SP-B está representada em marrom.

Este grupo também passou por simulações de minimização, até atingir

100 kJ mol-1 nm-1, e equilíbrio, com um tempo de 20 ns à tensão de

10mN m-1 à 298K e 1 bar, para seguir para uma dinâmica molecular NT

de tempo 2 μs na tensão superficial de 10 mN m-1, utilizando exatamente

os mesmos parâmetros de barostato, termostato, tempo de integração,

constante dielétrica relativa e parâmetros cut-off de Coulomb e Lennard-

Jones iguais as das duas simulações anteriores.

O objetivo desta simulação era se aproximar mais ainda de um sistema

real, para, ao final se obter os valores de área por molécula, parâmetro

de ordem, difusão e formação de aglomerados.

3.5. Análises

Diversas análises foram realizadas neste trabalho.

Primeiramente, fez-se o cálculo do coeficiente de partição de transferên-

cia do Naringin, do octanol para a água, e do Naringenin, da água para

o octanol.

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16

O logaritmo do coeficiente de partição das fases octanol-água, também

conhecido como Log P, é descrito na literatura como a razão entre as

concentrações de um soluto em dois líquidos imiscíveis, o octanol e a

água. Este parâmetro informa qual a tendência do soluto se distribuir

entre as duas fases.

O cálculo foi feito a partir da seguinte equação:

Log P = −∆Gtransferência

2,303 RT

Onde ΔGtransferência é a variação da energia livre de Gibbs para transferir

o flavonoide de uma fase a outra, calculada em kCal, R é a constante

universal dos gases em kCal mol-1 K-1 e T é a temperatura absoluta do

sistema em K.

Os valores da energia de transferência foram obtidos a partir da simula-

ção Umbrella Sampling pelo método de análise de histograma35 com o

programa gmx wham. O desvio padrão foi obtido através do próprio pro-

grama.

Os sistemas com uma molécula, de Naringin ou de Naringenin, também

foram submetidos ao método WHAM afim de calcular a energia livre de

Gibbs de transição do flavonoide do vácuo para a monocamada. Além

dissos, eles foram submetidos a análise de difusão lateral dos fosfolipí-

dios

A difusão lateral é uma medida da capacidade dos lipídios de se movi-

mentarem ao longo da monocamada, podendo ser comparada com valo-

res teóricos e experimentais. Para os sistemas, ela foi calculada através

do programa gmx msd, eliminando os últimos 100 ns e utilizando os 100

ns anteriores a ele. Seus valores foram divididos por 4, um fator de cor-

reção para análise em modelos Coarse Grained.

Para o sistema com vinte moléculas, foi calculado a difusão lateral da

mesma maneira que para o sistema anterior. Também foram feitas aná-

lises de área por molécula, parâmetro de ordem, distribuição por densi-

dade e cálculo de agregados.

A área por molécula é a razão entre a área total da monocamada pelo

número de moléculas presentes nela e indica a estabilidade do filme,

dando informações de estabilidade e de organização do filme. Ela foi

calculada através do programa gmx energy, no qual o programa calculou

a área do eixo xy e a dividiu pelo número de lipídios.

O parâmetro de ordem relaciona-se com a orientação espacial das mo-

léculas e sua organização na monocamada. Ele pode ser utilizado para

comparar de modo direto a dinâmica molecular com modelo experimen-

tal de espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN). Ele é

calculado através da seguinte equação:

Pz = 1

2(3cos2θ − 1)

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17

Onde θ é o ângulo entre o eixo z e um vetor de referência dos lipídios.

Se o parâmetro Pz for igual a 1, significa que o alinhamento é perfeito

com a normal. Se Pz for igual a 0,5, ele é perpendicular e, caso seja 0,

significa que a orientação é aleatória.

Na modelagem Coarse Grained, o parâmetro de ordem foi calculado

com o auxílio do script do-order-multi.py, disponível no website Martini 31 e para que se possa comparar com os resultados experimentais ou ato-

místicos, dividiu-se o valor de Pz por 4 de modo a obter Sz, por conta do

mapeamento 4 a 1 do modelo.

O perfil de densidade foi calculado através do programa gmx density, e,

neste caso, o perfil de densidade é a distribuição temporal média da

massa ao longo o eixo z do sistema. O perfil de densidade foi utilizado

para apresentar a posição dos fosfolipídios e do flavonoide.

Agregados são conjuntos de moléculas que se unem através de forças

intermoleculares, como as forças de Van Der Walls. O número de agre-

gados e o número médio de agregados formados no sistema foi calcu-

lado através do programa gmx cluster utilizando o raio 2 nm.

4. RESULTADOS E DISCUSSÕES

4.1. Resumo

Como na parte de Metodologia, os resultados serão divididos em três partes.

O primeiro consiste em validar o modelo de parametrização do Naringin e

do Naringenin através do cálculo da energia de transferências entre as fases

água-octanol.

Em seguida, avaliou-se a espontaneidade do processo de transferência dos

flavonoides, com apenas uma molécula de cada, pelo filme de Curosurf® e

se este colapsa ou não.

Por último, foram calculados os valores de área por molécula, parâmetro de

ordem, difusão e clusters dos sistemas contendo 20 moléculas de cada fla-

vonoide.

4.2. Sistema água-octanol

Após uma dinâmica molecular de tempo de 100 ns, tanto o Naringin foi

transferido de maneira espontânea do octanol para a água, quanto o Narin-

genin foi transferido da água para o octanol. Isto pode ser visualizado nas

figuras 7 e 8 respectivamente.

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Figura 7 – Representação inicial de final do sistema octanol-água-octanol contendo o fla-

vonoide Naringin(laranja) na pressão de 1 bar à 298K . O octanol e a água estão represen-

tados em rosa e em azul, respectivamente.

Figura 8 – Representação inicial de final do sistema água (azul)-octanol(rosa)-água con-

tendo o flavonoide Naringenin (laranja) na pressão de 1 bar à 298K . O octanol e a água

estão representados em rosa e em azul, respectivamente.

As energias livres de Gibbs de transferência do Naringenin e do Naringin

da fase aquosa para octanol foram calculadas a partir do método Umbrella

Sampling e foram encontrados os valores de -3,50 e de -0,63 kCal mol-1,

respectivamente, como pode-se visualizar nas figuras 9 e 10.

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Figura 9 – Energia livre do flavonoide Naringin (kcal mol-1) com a coordenada de reação

(nm) da transferência do octanol para água na pressão de 1 bar à 298K.

Figura 10 –Energia livre do flavonoide Naringenin (kcal mol-1) com a coordenada de rea-

ção (nm) da transferência da fase aquosa para o octanol na pressão de 1 bar à 298K.

A partir dos valores de energia livre de transferência, os valores de log P

foram calculados e comparados com os dados preditos encontrados na lite-

ratura 43, como se mostra na Tabela 1.

Flavonoide Log P

Experimental

Log P

Calculado

Erro (%)

Naringin -0,54 -0,46 14,73%

Naringenin 2,52 2,56 1,72%

Tabela 1 – Quadro comparativo entre os Log P preditos e os calculados para os flavonoi-

des Naringin e Naringenin na pressão de 1 bar à 298K.

Os histogramas gerados no método Umbrella Sampling, indicaram uma boa

amostragem e boa escolha na constante de força aplicada. Os histogramas

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20

gerados para o Naringin e o Naringenin são mostrados nas figuras 11 e 12,

respectivamente.

Figura 11 – Histograma de amostragem de transferência do Naringin do octanol para a

água na pressão de 1 bar à 298K.

Figura 12 – Histograma de amostragem de transferência do Naringenin da água para o oc-

tanol na pressão de 1 bar à 298K.

4.3.Sistema Curosurf® com apenas uma molécula

Depois de passarem por dinâmicas moleculares de 2 µs na pressão de 1 bar

e na temperatura de 298K, ambos os flavonoides atravessaram o filme, mas

mantiveram-se visualmente próximos as cabeças polares dos fosfolipídios,

como pode ser visto nas figuras 13 e 14.

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21

Figura 13 – Configurações inicial e final do filme Curosurf® com uma molécula de Na-

ringin (azul) na tensão superficial de 30 mN m-1 a 298K. As cadeias carbônicas do lipídio

estão representadas em azul celeste, e em rosa, as cabeças polares. A água está represen-

tada pela cor cinza e a SP-B em amarelo.

Figura 14 – Configurações inicial e final do filme Curosurf® com uma molécula de Na-

ringenin (laranja) na tensão superficial de 30 mN m-1 a 298K. As cadeias carbônicas do

lipídio estão representadas em azul celeste, e em rosa, as cabeças polares. A água está re-

presentada pela cor cinza e a SP-B em amarelo.

A partir do método Umbrella Sampling, foi possível calcular a energia livre

de transferência e aferir a espontaneidade desta. Ao final da simu-lação,

pode-se concluir que o processo é espontâneo, como pode ser visto nas fi-

guras 15 e 16, e em seus histogramas nas figuras 17 e 18.

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22

Figura 15 – Energia livre do flavonoide Naringin (kcal mol-1) com a coordenada de rea-

ção (nm) da transferência do vácuo para o filme na pressão de 1 bar à 298K

Figura 16 – Energia livre do flavonoide Naringenin (kcal mol-1) com a coordenada de rea-

ção (nm) da transferência do vácuo para o filme na pressão de 1 bar à 298K

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23

Figura 17 – Histograma de amostragem de transferência do Naringin do vácuo para o

filme na pressão de 1 bar à 298K.

Figura 18 – Histograma de amostragem de transferência do Naringenin do vácuo para o

filme na pressão de 1 bar à 298K.

Para este mesmo sistema, foi feito o cálculo de difusão lateral dos fosfolipí-

dios, utilizando os penúltimos 100 ns.

Os valores calculados para os sistemas com o surfactante puro, com Narin-

gin e com Naringenin, para cada filme, estão presentes nas tabelas 2,3 e 4.

Cabe ressaltar, que a proteína SP-B se encontra no filme superior, o que faz

com que o valor de da difusão lateral desta monocamada seja um pouco

menor.

Difusão Lateral Surfactante puro (10-7 cm2 s-1)

Fosfolipídio Filme Superior Filme Inferior

DPPC 1,96 ± 0,06 2,18 ± 0,12

POPC 1,53 ± 0,01 2,08 ± 0,57

POPG 1,48 ± 0,46 1,49 ± 0,06

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24

POPE 1,81 ± 0,47 2,85 ± 1,24

DPPI 1,86 ± 0,16 2,05 ± 0,69

DPPS 1,46 ± 0,00 1,61 ± 0,36

LPC 2,48 ± 0,98 2,56 ± 0,02

DPSM 1,89 ± 0,38 2,52 ± 0,37 Tabela 2 – Coeficiente de difusão lateral dos fosfolipídios na monocamada do modelo de

Curosurf® puro em cm2 s-1 na tensão de 30 mN m-1 a 298K, calculado para um tempo de

100 ns de simulação. Os coeficientes foram calculados utilizando o método de Einstein e

os erros foram obtidos através da diferença entre duas metades do intervalo selecionado.

Difusão Lateral Naringin (10-7 cm2 s-1)

Fosfolipídio Filme Superior Filme Inferior

DPPC 2,58 ± 1,26 2,80 ± 2,02

POPC 2,16 ± 0,48 2,40 ± 1,64

POPG 1,44 ± 0,60 1,88 ± 1,16

POPE 1,65 ± 0,28 2,01 ± 1,24

DPPI 1,50 ± 0,50 1,92 ± 1,20

DPPS 1,53 ± 0,48 1,92 ± 1,18

LPC 1,55 ± 0,58 1,99 ± 1,26

DPSM 1,72 ± 0,14 2,03 ± 1,34 Tabela 3 – Coeficiente de difusão lateral dos fosfolipídios na monocamada do modelo de

Curosurf® com Naringin em cm2 s-1 na tensão de 30 mN m-1 a 298K, calculado para um

tempo de 100 ns de simulação. Os coeficientes foram calculados utilizando o método de

Einstein e os erros foram obtidos através da diferença entre duas metades do intervalo se-

lecionado.

Difusão Lateral Naringenin (10-7 cm2 s-1)

Fosfolipídio Filme Superior Filme Inferior

DPPC 1,91 ± 0,73 2,01 ± 0,64

POPC 1,69 ± 0,21 1,85 ± 0,45

POPG 1,45 ± 0,03 1,66 ± 0,20

POPE 1,52 ± 0,13 1,71 ± 0,24

DPPI 1,46 ± 0,01 1,66 ± 0,20

DPPS 1,48 ± 0,02 1,70 ± 0,24

LPC 1,53 ± 0,08 1,74 ± 0,31

DPSM 1,58 ± 0,18 1,74 ± 0,30 Tabela 4 – Coeficiente de difusão lateral dos fosfolipídios na monocamada do modelo de

Curosurf® com Naringenin em cm2 s-1 na tensão de 30 mN m-1 a 298K, calculado para

um tempo de 100 ns de simulação. Os coeficientes foram calculados utilizando o método

de Einstein e os erros foram obtidos através da diferença entre duas metades do intervalo

selecionado.

De acordo com dados presentes na literatura36, estes valores estão adequa-

dos, pois estão na faixa de 1,0-3,0.10-7 cm2 s-1, calculados experimental-

mente para vesículas e bicamadas, respectivamente. Estes dados também se

assemelham com os encontrados para uma dinâmica similar com a claritro-

micina25.

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Departamento de Química

25

4.4.Sistema Curosurf® com vinte moléculas

Ao final da simulação de 2 μs, todas as vinte moléculas de ambos sistemas

seguiram em direção ao filme, tendo algumas interagido com a proteína SP-

B, outras com os fosfolipídios e algumas até mesmo atravessado o filme por

completo e terminado na região aquosa, como mostra as figuras 19 e 20.

(a) (b)

Figura 19 – Configurações inicial (a) e final (b) de 20 moléculas do Naringin (azul) na

tensão de 10 mN m-1 a 298K. O modelo do Curosurf® está representado em verde com o

modelo da proteína SP-B em marrom.

(a) (b)

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Figura 20 – Configurações inicial (a) e final (b) de 20 moléculas do Naringenin (laranja)

na tensão de 10 mN m-1 a 298K. O modelo do Curosurf® está representado em verde com

o modelo da proteína SP-B em marrom.

Área por molécula:

A área por lipídio calculada para a monocamada superior, a que contem a

proteína SP-B, na temperatura de 298K e pressão de 1 bar para o Naringin

foi de 46,83 ± 0,10 Å2 e para o Naringenin foi de 46,31 ± 0,07 Å2. Para essa

mesma tensão, o valor da área por lipídio do filme Curosurf® puro é de

46,35 ± 0,06 Å2, logo, a área por lipídio não variou de maneira significativa

com o acréscimo das vinte moléculas.

Parâmetro de Ordem:

Os valores encontrados para os fosfolipídios do sistema na temperatura de

298K e pressão de 1 bar contendo Naringin e Naringenin, e seus respectivos

gráficos, podem ser visualizados no Anexos II e III. A análise foi feita para

a trajetória completa da simulação de 2μs e o valor encontrado é uma média

para cada lipídio.

Uma comparação da cauda SN1 do DPPC foi feita entre o surfactante puro

e cada sistema com flavonoide. Esses gráficos podem ser visualizados nas

figuras 21 e 22.

Figura 21 – O parâmetro de ordem (–Scd) da cauda SN1 do DPPC no surfactante puro

(vermelho) e no sistema com vinte moléculas de Naringin (azul) na tensão superficial de

10 mN m-1 a 298K.

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Figura 22 – O parâmetro de ordem (–Scd) da cauda SN1 do DPPC no surfactante puro

(vermelho) e no sistema com vinte moléculas de Naringenin (azul) na tensão superficial

de 10 mN m-1 a 298K.

Através destes gráficos, pode-se observar que a inserção dos flavonoides no

sistema, aumenta a ordenação do sistema. Uma possível explicação para tal

fato é que os flavonoides podem estar interagindo com as cabeças polares

de tal modo a aproxima-las, fazendo com que as caudas sejam aproximadas

também.

Difusão lateral:

Assim como foi feito nos sistemas contendo apenas uma molécula de fla-

vonoide, calculou-se a difusão lateral dos fosfolipídios através do programa

gmx msd e nesses valores também foi aplicada a correção para o modelo.

Os dados se encontram nas tabelas 5,6 e 7.

Difusão Lateral Surfactante puro (10-7 cm2 s-1)

Fosfolipídio Filme Superior Filme Inferior

DPPC 2,01 ± 0,42 2,04 ± 0,96

POPC 1,53 ± 0,14 1,90 ± 0,79

POPG 1,64 ± 0,40 1,19 ± 0,90

POPE 1,92 ± 0,04 2,49 ± 1,16

DPPI 1,56 ± 0,32 1,45 ± 1,22

DPPS 2,44 ± 0,62 1,48 ± 1,06

LPC 1,99 ± 0,52 2,54 ± 0,99

DPSM 1,91 ± 0,10 2,08 ± 1,09 Tabela 5 – Coeficiente de difusão lateral dos fosfolipídios na monocamada do modelo de

Curosurf® puro em cm2 s-1 na tensão de 10 mN m-1 a 298K, calculado para um tempo de

100 ns de simulação. Os coeficientes foram calculados utilizando o método de Einstein e

os erros foram obtidos através da diferença entre duas metades do intervalo selecionado.

Page 28: Dinâmica molecular dos flavonoides Naringin e Naringenin ......polares dos fosfolipídios (azul) e das caudas dos fosfolipídios (vermelho) na tensão superficial de 10 mN m-1 a 298K.

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Difusão Lateral Naringin (10-7 cm2 s-1)

Fosfolipídio Filme Superior Filme Inferior

DPPC 0,28 ± 0,08 0,57 ± 0,46

POPC 0,29 ± 0,04 0,60 ± 0,53

POPG 0,27 ± 0,04 0,65 ± 0,58

POPE 0,29 ± 0,07 0,58 ± 0,44

DPPI 0,32 ± 0,10 0,58 ± 0,40

DPPS 0,28 ± 0,04 0,57 ± 0,45

LPC 0,32 ± 0,08 0,58 ± 0,60

DPSM 0,28 ± 0,04 0,56 ± 0,50 Tabela 6 – Coeficiente de difusão lateral dos fosfolipídios na monocamada do modelo de

Curosurf® com Naringin em cm2 s-1 na tensão de 10 mN m-1 a 298K, calculado para um

tempo de 100 ns de simulação. Os coeficientes foram calculados utilizando o método de

Einstein e os erros foram obtidos através da diferença entre duas metades do intervalo se-

lecionado.

Difusão Lateral Naringenin (10-7 cm2 s-1)

Fosfolipídio Filme Superior Filme Inferior

DPPC 0,61 ± 1,48 0,84 ± 0,64

POPC 0,62 ± 1,45 0,86 ± 0,59

POPG 0,60 ± 1,43 0,80 ± 0,72

POPE 0,62 ± 1,48 0,84 ± 0,66

DPPI 0,65 ± 0,83 0,82 ± 0,64

DPPS 0,56 ± 1,33 0,85 ± 0,58

LPC 0,62 ± 1,39 0,92 ± 0,54

DPSM 0,60 ± 1,48 0,85 ± 0,62 Tabela 5 – Coeficiente de difusão lateral dos fosfolipídios na monocamada do modelo de

Curosurf® com Naringenin em cm2 s-1 na tensão de 10 mN m-1 a 298K, calculado para

um tempo de 100 ns de simulação. Os coeficientes foram calculados utilizando o método

de Einstein e os erros foram obtidos através da diferença entre duas metades do intervalo

selecionado

Observa-se que o acréscimo de 20 moléculas do flavonoide, independente-

mente de ser o Naringin ou o Naringenin, diminui o valor da difusão lateral,

o que indica que eles aumentam a organização da monocamada.

Estudos realizados com a prednisolona44 demonstram que maiores frações

da mesma, também aumentam a ordenação do filme.

Distribuição por densidade:

Os perfis de densidade do Naringin e do Naringenin foram calculados para

todo o tempo de simulação podem ser verificados nas figuras 23 e 24, res-

pectivamente.

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Departamento de Química

29

Figura 23 – Perfil de distribuição de densidade do Naringin (amarelo), das cabeças pola-

res dos fosfolipídios (azul) e das caudas dos fosfolipídios (vermelho) na tensão superficial

de 10 mN m-1 a 298K.

Figura 24 – Perfil de distribuição de densidade do Naringenin (amarelo), das cabeças po-

lares dos fosfolipídios (azul) e das caudas dos fosfolipídios (vermelho) na tensão superfi-

cial de 10 mN m-1 a 298K.

Estes gráficos acima indicam que o Naringin possui grande afinidade com

as cabeças polares dos fosfolipídios. Já o Naringenin também possui grande

interação com a parte polar da monocamada, porém, também encontra-se

distribuído na fase aquosa e nas caudas apolares. Também é possível ver nas

figuras 23 e 24 que ambos os flavonoides interagem com a proteína SP-B.

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Cálculo de agregados:

O número médio de agregados foi calculado para 2 μs de simulação e fica

entre 8 e 10 para o Naringin, como mostrado na figura 25, tendo um número

médio de duas moléculas por agregado, visualizado na figura 26. Já o Na-

ringenin, não forma agregados nesta quantidade de 20 moléculas.

Figura 25 – Número médio de agregados para o Naringin durante o tempo de simulação

de 2 μs na tensão superficial de 10 mN m-1 a 298K

Figura 26 – Histograma do número médio de moléculas por agregado do Naringin durante

o tempo de simulação de 2 μs na tensão superficial de 10 mN m-1 a 298K.

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5. CONCLUSÕES

Todas as simulações por dinâmica molecular Coarse Grained utilizando o

campo de força Martini foram bem sucedidas, não havendo colapso em ne-

nhum filme de Curosurf® na temperatura de 298K e nas tensões de 10 e 30

mN m-1. Por este motivo, pode-se considerar a possível utilização do sur-

factante pulmonar como carreador dos flavonoides.

Através da parametrização feita nos sistemas octanol-água, foi possível con-

cluir que os modelos Coarse Grained construídos dos flavonoides foram

adequados, pois os erros são pequenos quando comparados com valores ex-

perimentais, sendo o erro do Naringin de 14,7% e do Naringenin de 1,7%,

logo, considera-se que ambos podem ser utilizados para estudar suas intera-

ções com o surfactante pulmonar.

As simulações contendo apenas uma molécula de flavonoide mostraram que

o processo de transferência é espontâneo e que uma única molécula não al-

tera de maneira significativa a organização da monocamada.

No entanto, as simulações com vinte moléculas de flavonoides demonstra-

ram que uma maior concentração das moléculas organiza mais a monoca-

mada como demonstrado nas análises de difusão e de parâmetro de ordem.

Estas simulações também mostraram que os flavonoides possuem certa afi-

nidade com as cabeças polares dos fosfolipídios.

6. PERSPECTIVAS FUTURAS

As perspectivas futuras deste trabalho são:

Realizar simulações com maiores números de moléculas

Análises dos dados dos experimentos realizados no Laboratório Na-

cional de Luz Sincrotron

Publicar este trabalho em uma revista internacional

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ANEXO I - Modelos Coarse Grained dos fosfolipídios, da proteína SP-B e

dos flavonoides

(a) (b) (c)

(d) (e) (f) (g)

(h) (i) (j) (k)

As estruturas sao: (a) Naringin, (b) Naringenin, (c) proteína SP-B, (d) DPPC, (e)

POPC, (f) POPG, (g) POPE, (h) DPPI, (i) DPPS, (j) LPC e (k) DPSM

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ANEXO II – Gráficos dos parâmetros de ordem dos fosfolipídios do Naringin

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ANEXO III – Gráficos dos parâmetros de ordem dos fosfolipídios

do Naringenin

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