A molecular dynamics study of conformations of beta-cyclodextrin and its eight derivatives in four different solvents

文献情報

出版日 2017-08-14
DOI 10.1039/C7CP04009A
インパクトファクター 3.676
著者

Mikko Karttunen


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要旨

Understanding the atomic level interactions and the resulting structural characteristics is required for developing beta-cyclodextrin (βCD) derivatives for pharmaceutical and other applications. The effect of four different solvents on the structures of the native βCD and its hydrophilic (methylated βCD; MEβCD and hydroxypropyl βCD; HPβCD) and hydrophobic derivatives (ethylated βCD; ETβCD) was explored using molecular dynamics (MD) simulations and solvation free energy calculations. The native βCD, 2-MEβCD, 6-MEβCD, 2,6-DMβCD, 2,3,6-TMβCD, 6-HPβCD, 2,6-HPβCD and 2,6-ETβCD in non-polar solvents (cyclohexane; CHX and octane; OCT) were stably formed in a symmetric cyclic cavity shape through their intramolecular hydrogen bonds. In contrast, βCDs in polar solvents (methanol; MeOH and water; WAT) exhibited large structural changes and fluctuations leading to significant deformations of their cavities. Hydrogen bonding with polar solvents was found to be one of the major contributors to this behavior: solvent–βCD hydrogen bonding strongly competes with intramolecular bonding leading to significant changes in the structural stability of βCDs. An exception to this is the hydrophobic 2,6-ETβCD which retained its spherical cavity in all solvents. Based on this, it is proposed that the 2,6-ETβCD can act as a sustained release drug carrier.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

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