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Estudio de las propiedades moleculares y reactivas del antibiótico Ciprofloxacina a nivel de Teoría de Funcional de Densidad DFT B3LYP/6-31G*
(Rev.Cs.Farm. y Bioq, 2020) Choque Aspiazu, Rigoberto; Nogales, Jorge; Apaza Torrez, Nataly
Introducción: Se realizó un estudio teórico computacional de la ciprofloxacina calculando detalladamente las propiedades moleculares del mismo. Se caracterizó este antibiótico, presentado valores de longitudes de enlace y ángulos, así como de propiedades químicas de interés en estudios QSAR, de energías y de reactividad, obtenidos por métodos mecano cuánticos utilizando la Teoría Funcional de Densidad DFT B3LYP/6-31G*. Objetivo: Determinar las propiedades moleculares, de QSAR y de reactividad de la Ciprofloxacina usando el método teórico de cálculo denominado: Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) Método: La estructura de la ciprofloxacina fue trazada usando la interfaz de SPARTAN; esta fue sometida a cálculos de optimización geométrica inicialmente de Mecánica Molecular para obtener la estructura más estable, posteriormente todas las estructuras fueron analizadas utilizando la teoría de Hartree-Fock para obtener valores más confiables de energía y geometría. Posteriormente sobre estas estructuras se aplica la Teoría de Funcional de Densidad DFT usándose la base 6-31G*. Con esta estructura se realizaron cálculos de energía en conjunto con un análisis de población natural (NPA) para la molécula neutra e ionizada (positiva y negativa) para determinar los centros nucleofílicos, electrofílicos y radicalarios, y obtener posteriormente los descriptores de la reactividad local y las funciones de Fukui nucleofílica y electrofílica. Resultados: Los valores experimentales de longitud de enlace para los enlaces C=C aromático del fenilo de 1.400 Å, respecto a longitudes de enlace C(10q)-C(5)=1.401 Å y C(8)-C(9q)=1.406 Å mostraron diferencias de 0.001 y 0.006. El enlace característico con el flúor F-C aromático reportado de 1.363Å, respecto al calculado en este estudio de 1.353Å muestra una diferencia de 0.01 del valor experimental. La longitud de enlace N1 de la quinolina y el C9 del ciclopropil reportado con 1.465Å y el calculado 1.450Å muestra una diferencia de 0.015. La longitud de enlace experimental C=O aromático de 1.230Å respecto al encontrado O(3)-C(4) de 1.227Å, muestra una diferencia de 0.003. Finalmente, en el anillo piperazina la longitud experimental C-N reportado de 1.465 Å, la calculada 1.463 Å diferencia de 0.002 De acuerdo con los datos calculados y reportados experimentalmente, se puede concluir que existe una buena correlación en los valores de las longitudes de enlace a nivel DFT B3LYP/6-31G*. Los ángulos entre átomos de carbono del sistema aromático encontrados en la ciprofloxacina oscilan entre 120.02° a 122.27°, en relación al valor teórico de este tipo de átomos de carbono con hibridación sp² cuentan con un ángulo de 120°. En cuanto a la reactividad química, los índices descriptores de reactividad química global y local, el orbital HOMO es el dador y el orbital LUMO el aceptor. Un band-gap de 4.65 ev indica claramente que la molécula es muy estable. El potencial químico obtenido para la ciprofloxacina neutra de (-3.715ev) nos indica que la densidad electrónica del sistema puede variar espontáneamente, al tener este un valor negativo. La dureza dio el valor de 2.325ev, indica que la ciprofloxacina tendrá poca tendencia a dar o recibir electrones, es decir, la dureza se ha asociado con la estabilidad del sistema químico. Conclusión: Se establecieron valores de las propiedades moleculares y así como de propiedades químicas de interés en estudios de estructura actividad QSAR, de energías y de reactividad del antibiótico ciprofloxacina.
Estudio de las Propiedades Moleculares y Reactivas del eucaliptol usando la Teoría Funcional de la Densidad DFT B3LYP/6-31G*
(Rev.Cs.Farm. y Bioq, 2023) Nogales Vera, Jorge; Choque Aspiazu, Rigoberto
Introducción: El eucalipto fue utilizado el 2020 para tratar síntomas del coronavirus, en un intento de comprender el comportamiento reactivo del componente principal el eucaliptol, y con la finalidad de disponer de información preliminar para estudios posteriores, es que se escogió a esta molécula en el presente estudio. Se realizó un estudio químico teórico computacional, se calcularon propiedades moleculares, valores de longitudes de enlace y ángulos, así como propiedades químicas y descriptores químicos de interés en estudios QSAR, de energías y de reactividad. Objetivo: Determinar las propiedades moleculares, y descriptores de reactividad del eucaliptol con el fin de comprender el comportamiento reactivo mediante la Teoría Funcional de la Densidad (DFT). Método: Este estudio computacional utilizo los métodos Hartree Fock y la Teoría Funcional de densidad DFT, las propiedades químicas y descriptores moleculares para el eucaliptol, simulado en condiciones de vacío y en medio etanólico, fueron comparadas con los datos de referencia del Banco de Datos Europeo. Los descriptores ADME se calcularon con la estructura optimizada, usando los servidores en línea SwissADME y ADMETlab. Resultados: En cuanto se refiere a las longitudes de enlace intramolecular se encontró que no hay diferencia estadística significativa entre las longitudes de enlace en los cuatro tratamientos cuánticos. En los orbitales frontera, un band gap de 8,1 eV entre los orbitales HOMO LUMO muestra que la molécula es muy estable, los orbitales HOMO-1 y LUMO+1 de 9,8eV indica que se necesitaría mucha energía para que ocurra una transición electrónica. Conclusión: La teoría DFT B3LYP/6-31G fue aplicada sobre la estructura del eucaliptol, se investigaron algunas propiedades geométricas, electrónicas, de reactividad química y descriptores ADME intentando comprender el comportamiento reactivo de esta molécula, la energía de los orbitales HOMO-LUMO mostraron que la molécula tiene estabilidad energética, y los descriptores ADME sugieren una buena absorción a través de las membranas, finalmente el eucaliptol no es mutagénico desde el punto de vista de la química teórica.
Un estudio in silico sobre el acoplamiento molecular entre el eucaliptol y la proteasa viral MPRO/3CLPRO del SARS-CoV-2
(Rev.Cs.Farm. y Bioq, 2024) Nogales Vera, Jorge; Choque Aspiazu, Rigoberto
Introducción. El presente trabajo ha estudiado el acoplamiento molecular del eucaliptol con la proteasa viral Mpro/3CLpro del SARS-CoV-2. El estudio del acoplamiento se ha utilizado diversos softwars que emplean los motores de Auto Dock Vina y sus herramientas, además de servidores en línea, de modo que se obtuvieron las conformaciones más probables en base a los parámetros: energías de enlace, RMSD, constante de disociación, eficiencia de enlace (E.L) del docking Objetivo. Determinar el acoplamiento molecular del eucaliptol con la proteasa viral Mpro/3CLpro del SARS-CoV-2. Materiales y métodos. Para realizar el acoplamiento molecular, se emplearon los softwares y servidores en línea, en cada caso se consideraron los parámetros de libre rotación de todos los enlaces del ligando con libertad conformacional, adición de cargas de Gasteiger a la proteína y al ligando, adición de hidrógenos a la proteína, generación de 100 poses para el ligando y utilización del Algoritmo Genético Lamarckiano (LGA). Este último se utilizó bajo las siguientes condiciones: 100 corridas del GA, 150 tamaño de población, 250000 máximo número de evaluaciones de energía. Resultados. El sitio activo en la proteasa del SARS-CoV-2 presento un volumen de 226 Å3 con las coordenadas (-13.5, 11.3, 71.6) y los siguientes aminoácidos activos: Arg 188, His 41, Pro 168, Met 49, Cys 145, Thr 190, Asp 187, Glu 166, His 164, Tyr 54, Gln 189, Met 165, Leu 167, Gln 192. Los aminoácidos encontrados en el acoplamiento involucrados en la interacción con el eucaliptol fueron Phe 140, Cys 145, His 163, His 164, Met 165, Glu 166, His 172; donde la interacción hidrofóbica es muy predominante Conclusiones. Existe una predominancia de fuerzas de interacción hidrofóbica intermolecular en el acoplamiento, ya que las características hidrofóbicas del sitio activo se deben a que la mayoría de los aminoácidos encontrados en este sitio activo son de carácter hidrofóbico.