Molecular simulations of organic-inorganic hybrid materials.

Abstract

Layered double hydroxides (LDH) are a promising material for use as a drug car- rier thanks to their capacity for the intercalation of various anionic species, as well as their very low toxicity for the human body. Atorvastatin (ATS) is a drug used for blood cholesterol level lowering and cardiovascular disease prevention. Current methods of ATS delivery are quite ineffective, leading to the need for prescribing high ATS doses, which may cause discomfort to patients due to the drug's adverse side effects, most commonly including nausea, indigestion, joint pain or muscle pain. The intercalation of ATS into LDH could facilitate a controlled, targeted release of the drug into the patient's body, making a lower dose of drug more effective and thus alleviating the side effects of ATS. Molecular simulations utilising the COMPASS force field were used to assess three dif- ferent models of ATS intercalated into Mg2Al LDH with ATS concentrations of 61.99 %, 73.64 % and 70.64 %, corresponding to basal spacing of LDH layers of 3.751 nm, 3.808 nm and 3.823 nm, taken from X-ray diffraction experiments. Different starting orientations of ATS anions in the LDH interlayers were explored. The highest concentration of ATS appeared the most promising and lead to the most stable structure. Geometry opti- misations and...

Podvojné vrstevnaté hydroxidy (LDH) jsou slibným materiálem pro použití jako nosič léčiv díky své schopnosti interkalace různých aniontů a také velmi nízké toxicitě pro lidský organismus. Atorvastatin (ATS) je lék používaný ke snížení hladiny cholesterolu v krvi a prevenci kardiovaskulárních onemocnění. Současné způsoby podávání ATS jsou poměrně málo efektivní, což vede k potřebě předepisování vysokých dávek ATS, a to může pa- cientům způsobit nepohodlí v důsledku nežádoucích vedlejších účinků léku, nejčastěji v podobě nevolnosti, zažívacích potíží nebo bolestí kloubů a svalů. Interkalace ATS do LDH by mohla usnadnit kontrolované, cílené uvolňování léku do těla pacienta, čímž by byl lék účinný i při nižší dávce, a tím by se zmírnily vedlejší účinky ATS. Molekulární simulace využívající silové pole COMPASS byly použity k posouzení tří různých modelů ATS interkalovaných do Mg2Al LDH s koncentracemi ATS 61,99 %, 73,64 % a 70,64 %, což odpovídá mezirovninné vzdálenosti vrstev LDH 3,751 nm, 3,808 nm a 3,823 nm, které byly převzaty z experimentů rentgenové difrakce. Byly zkoumány různé výchozí orien- tace ATS aniontů v mezivrstvách LDH. Nejvyšší koncentrace ATS se jevila jako nejslib- nější a vedla k nejstabilnější struktuře. Optimalizace geometrie a následné molekulárně- dynamické simulace ukázaly, že anionty...