利用分子动力学模拟含氮双膦酸盐在羟基磷灰石表面的结合亲和力
化学物理
2018-11-01 v1
摘要
含氮双膦酸盐（NBPs）广泛用于治疗骨密度流失与骨骼疾病。NBPs在骨矿物中的吸附、滞留、扩散与释放由其对这些矿物的结合亲和力所支配。已有大量晶体生长、核磁共振（NMR）和等温滴定量热（ITC）研究用于测量NBPs对骨矿物的结合亲和力，但结果并不一致。本工作中，我们通过分子动力学考察了唑来膦酸（ZOL）、利塞膦酸（RIS）、帕米膦酸（PAM）、阿仑膦酸（ALN）和伊班膦酸（IBN）对完整与质子化羟基磷灰石（HAP）表面（包括(001)、(010)和(101)晶面）的结合自由能。我们的模拟结果表明，含氮官能团与表面质子化影响了BPs对HAP表面的结合亲和力。含氮官能团的亲水行为使ZOL在完整HAP表面具有比RIS和IBN更大的结合自由能。PAM和IBN的质子化细长胺基使它们在完整与质子化HAP表面具有比ZOL、RIS和IBN更大的结合自由能与更宽的势阱。总体而言，表面质子化普遍降低了NBPs的结合亲和力，质子化的(010)表面除外。NBPs倾向于以高结合自由能浸没于质子化(010)表面的沟槽中，且该浸没现象与基于ITC测量建立的位点结合模型一致。基于模拟结果，我们提出结合强弱顺序为ALN > PAM > ZOL > IBN > RIS，与NMR和ITC研究一致；而在完整(001)表面的顺序为ZOL > ALN > IBN > RIS，与晶体生长研究相关。模拟结果有助于统一文献中分歧的观测。
引用
@article{arxiv.1810.13268,
title = {Using Molecular Dynamics to Model the Binding Affinities of Nitrogen-Containing Bisphosphonates on Hydroxyapatite Surface},
author = {Tzu-Jen Lin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.13268},
year = {2018}
}