Modelado computacional de materiales porosos diseñados con funcionalidad específica como soporte de fármacos

Abstract

En esta tesis se analizan las interacciones existentes entre las superficies de la sílica, particularmente los planos cristalográficos característicos de la β-cristobalita, y distintas moléculas de uso farmacéutico; mediante el estudio de las características estructurales y las propiedades electrónicas (las energías de enlace, las distancias de enlace, las Densidades de Estados (DOS) y las cargas electrónicas, entre otras), obtenidas de estudios teóricos computacionales realizados en el marco de la teoría del funcional de la densidad (DFT). Determinando así la naturaleza de las fuerzas de unión, se intentan establecer las condiciones óptimas para propiciar la adsorción en cada una de las superficies estudiadas. Inicialmente se estudia la adsorción de la droga ampyra en las superficies hidroxiladas SiO2 (111) y (100). A continuación, se analizan las interacciones entre el fármaco nedaplatino y la superficie SiO2(001) hidratada, deshidratada y funcionalizada con el grupo trimetilsilano. Para mejorar el desempeño en la superficie SiO2(111) para la adsorción de ampicilina se examina la superficie funcionalizada con el grupo amino y se analizan los cambios en la adsorción con la variación del pH. También se estudia el comportamiento de la silica al adsorber 5-fluorouracilo y se compara con la adsorción en grafeno. Finalmente se realiza un estudio teórico-experimental sobre las características adsorbentes del paracetamol en la silica a diferente pH y fuerza iónica.

In this thesis, the interactions between the surfaces of the silica, particularly the characteristic β-cristobalite crystallographic planes, and different pharmaceutical molecules were analyzed through the study of the structural characteristics and electronic properties (the bond energies, the bond distances, the Densities of States (DOS), the electronic charge, among others), obtained from Density Functional Theory (DFT) computational theoretical studies. Thus, determining the nature of the bonding forces, it is pretended to establish the optimal conditions to promote the adsorption in each studied surfaces. Initially, the adsorption of ampyra on the hydroxylated SiO2(111) and (100) surfaces was studied. Next, the interactions between nedaplatin and the SiO2(001) surface hydrated, dehydrated and functionalized with trimethylsilane group were analyzed. To improve the performance of the SiO2(111) on ampicillin adsorption, the surface was functionalized with amino group and it was analyzed the changes on adsorption varying the pH. The behavior of silica in adsorbing 5-fluorouracil (5-FU) is also investigated and compared with the 5-FU adsorption on graphene. Finally, it is performed a theoretical-experimental study of the adsorbent characteristics of paracetamol on silica at different pH and ionic strength.