Estudio de la adsorcion de farmacos en MOFs bio-compatibles mediante simulaciones de Monte Carlo

BERNINI M. C.; PASINETTI P. M.; RAMIREZ PASTOR A. J.; FAIRÉN- JIMENEZ D.; SNURR R. Q.

Bariloche

Congreso; 98º Reunión Nacional de Física; 2013

AFA

Los MOFs (Metal Organic Frameworks) son compuestos cristalinos cuyas redes estan constituidas por iones metalicos que se autoensamblan covalentemente con ligandos organicos multifuncionales, generando redes organicoinorganicas polimericas periodicas. En la ultima decada se ha reportado un gran numero de ellos con interesantes propiedades en catalisis heterogenea, luminiscencia, adsorcion y separacion de gases, etc. Como rasgo esencial estos materiales presentan canales y cavidades de distinta forma y funcionalidad, habiendose observado compuestos con las mayores areas superciales conocidas, altas capacidades de adsorcion de gases y lquidos, captura selectiva de CO2, etc. Dado que es posible obtener MOFs con un gran numero de elementos de la Tabla Periodica y con diversos tipos de moleculas organicas como ligandos, se han dise~nado y sintetizado (a escala micro- y nanocristalina) MOFs con caractersticas bio-compatibles (Bio-MOFs). Esto, sumado a la cualidad de presentar porosidad,ha abierto la posibilidad de emplearlos como soportes en liberacion controlada de farmacos, lo cual resulta una excelente alternativa para la administracion de drogas que poseen cierta toxicidad y que por ende, requieren que la concentracion en sangre se mantenga en un nivel bajo, pero constante. Una de las ventajas de los MOFs frente a otros materiales porosos tradicionales es la posibilidad de optimizar las interacciones host-guest, no solo variando el tama~no de poros sino tambien funcionalizandolos con grupos qumicos que controlen la cinetica de liberacion delos agentes terapeuticos. En este contexto, mediante estudios in vitro, P. Horcajada y col. encontraron una actividad marcadamente alta en el tratamiento de la leucemia humana y el mieloma multiple empleando nanopartculas de Bio-MOFs cargadas con busulfan y tambien como agentes anti HIV cuando se cargaron con AZT-TP. Por otra parte, las simulaciones de Monte Carlo (MC) han sido muy utiles para comprender el proceso de adsorcion de gases livianos y lquidos en materiales porosos, permitiendo predecir y explicar resultados experimentales de una manera precisa y realista. El creciente desarrollo de codigos de simulacion del tipo MC continuo junto con el avance en la capacidad informatica han permitido ir incrementando la complejidad de las moleculas adsorbibles y de los adsorbentes, manejando una descripcion a nivel atomico de los mismos. En este trabajo se presentaran resultados de los estudios de simulaciones de MC en el ensamble Grand Canonico (GCMC) aplicadas al estudio de la adsorcion de un farmaco modelo (ibuprofeno) en Bio-MOFs, incluyendo las isotermas simuladas, la variacion delos calores isostericos de adsorcion en funcion del cubrimiento y los probables mecanismos de adsorcion-liberacion en base al analisis de las funciones de distribucion radial y los snapshots.