Além da fórmula
Amanda Menezes – NPAD/UFRN
Quando pensamos em um medicamento, é comum imaginar apenas a substância responsável pelo tratamento. No entanto, existe um detalhe que pode fazer toda a diferença: a forma como as moléculas se organizam em cristais. Essa estrutura influencia desde a estabilidade até a absorção do fármaco pelo organismo. Em busca de compreender melhor esse processo, pesquisadores da Universidade Federal do Ceará (UFC), com o apoio da infraestrutura de supercomputação do Núcleo de Processamento de Alto Desempenho da UFRN (NPAD/UFRN), investigaram alguns dos anti-inflamatórios mais utilizados no mundo e revelaram como pequenas diferenças em sua estrutura cristalina podem impactar seu desempenho.
Os resultados foram publicados na revista ACS Omega e envolvem os cristais do ácido salicílico, da aspirina (ácido acetilsalicílico), do paracetamol e do ibuprofeno. Utilizando simulações computacionais avançadas, a pesquisa mostrou que cada um desses compostos apresenta comportamentos distintos na forma como absorve luz e distribui energia. Essas características estão diretamente relacionadas à solubilidade, à estabilidade e à biodisponibilidade dos fármacos – fatores que influenciam sua ação no organismo.
Segundo Bruno Poti, pesquisador do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará (IFCE), investigar a estrutura cristalina dos fármacos é importante porque ela influencia diretamente a estabilidade e a atividade farmacológica dos compostos. No entanto, nem sempre os métodos experimentais conseguem revelar todos os fenômenos envolvidos. “Muitos dos métodos utilizados na caracterização experimental desses materiais não permitem uma descrição detalhada dos processos eletrônicos”, explica. “Diante disso, os métodos computacionais têm se consolidado como uma poderosa ferramenta para compreender e prever o comportamento e as propriedades dos materiais em diferentes condições”.
Para desvendar essas estruturas em nível atômico, a equipe recorreu à Teoria do Funcional da Densidade (DFT), uma ferramenta da física quântica capaz de reproduzir, em ambiente computacional, o comportamento dos átomos e das moléculas. Embora técnicas experimentais permitam caracterizar esses materiais, nem sempre conseguem revelar, em detalhes, os processos eletrônicos envolvidos. “Os métodos de estrutura eletrônica surgem como aliados das ferramentas de caracterização experimental, contribuindo para uma melhor compreensão do que é observado em laboratório, além de permitirem prever propriedades de materiais que sequer foram sintetizados”, explicou Bruno.
Pesquisa investigou alguns dos anti-inflamatórios mais utilizados no mundo para compreender fatores que influenciam na ação dos fármacos no organismo. Foto: Magnific/Freepik
Simulações computacionais
As simulações, executadas com o apoio do NPAD, permitiram reproduzir resultados já observados experimentalmente e investigar propriedades de difícil acesso apenas por meio de experimentos em laboratório. Com isso, os métodos computacionais se consolidam como importantes aliados na compreensão e na previsão do comportamento dos materiais em diferentes condições.
Os cálculos também revelaram que a resposta dos cristais varia conforme a direção de incidência da luz e a rede de ligações de hidrogênio formada entre as moléculas. Em outras palavras, a disposição dos átomos no interior do cristal influencia diretamente as propriedades macroscópicas dos medicamentos, reforçando a importância da estrutura sólida para seu desempenho farmacêutico.
Além de ampliar o conhecimento sobre compostos já consagrados na medicina, o estudo fortalece uma área conhecida como design racional de medicamentos. Nessa abordagem, simulações computacionais ajudam a prever o comportamento das substâncias antes mesmo da etapa experimental, tornando o processo de desenvolvimento mais rápido e eficiente.
Segundo o pesquisador, boa parte desse trabalho só foi possível graças ao apoio do supercomputador. “O NPAD tem sido primordial para o desenvolvimento da minha pesquisa, possibilitando a publicação de cerca de dez artigos no último ano e o estabelecimento de parcerias com pesquisadores da própria UFRN”, destacou Bruno.
Agora, os pesquisadores pretendem expandir essa abordagem para outros compostos e explorar maneiras de ajustar suas estruturas cristalinas, a fim de melhorar características como dissolução e absorção. A expectativa é que a combinação entre física, química e computação continue acelerando o desenvolvimento de medicamentos mais eficientes e adaptados às necessidades da sociedade. LEIA NO PORTAL UFRN
