Molecular dynamics study of etoricoxib encapsulation within α-, β-, and γ-CDs

The work of the thesis revolves around investigating which cyclodextrin (CD), out of three native ones, α-, β-, γ-CDs, is the most appropriate molecular carrier for a nonsteroidal anti-inflammatory drug (NSAID) called etoricoxib. Previous research proved that drug incorporation into cyclodextrins could be a promising drug delivery strategy that can improve nonsteroidal anti-inflammatory drugs' pharmacological and biological properties. Thus, the idea was to concentrate on cyclodextrins, which are water-soluble oligosaccharides having nonpolar cavities that can interact with the nonpolar component of many drug molecules. Inclusion complexes of poorly soluble drugs with CDs exhibit more solubilized drugs, a higher dissolving rate, and more efficient absorption than un-complexed drugs. To visualize, model, and analyze CDs and etoricoxib, a Visual Molecular Dynamics (VMD) was used. As well as Scalable Molecular Dynamics (NAMD), so that each CD can adjust its conformation to accommodate the etoricoxib's shape to minimize the complex's free energy. Etoricoxib's binding and unbinding processes have been studied using nanosecond conventional molecular dynamics (MD) and steered molecular dynamics simulations (SMD). Therefore, SMD has been successfully applied to identify the external threshold force required to pull etoricoxib outside the CDs in two directions towards CDs' primary and secondary faces.

Questo lavoro di tesi è incentrato sull'investigazione di quale ciclodestrine (CD), su tre CD nativi, α-, β-, γ-CD, è il vettore molecolare più appropriato per un farmaco chiamato etoricoxib. La ricerca precedente ha dimostrato che l'incorporazione del farmaco in ciclodestrine potrebbe essere una strategia di somministrazione promettente che può migliorare le proprietà farmacologiche e biologiche dei farmaci antinfiammatori non steroidei. Così, l'idea era di concentrarsi sulle ciclodestrine, che sono oligosaccaridi idrosolubili con cavità non polari che possono interagire con la componente non polare di molte molecole di farmaci. I complessi di inclusione di farmaci scarsamente solubili con CD presentano più farmaci solubilizzati, un tasso di dissoluzione più elevato e un assorbimento più efficiente rispetto ai farmaci non complessati. Per visualizzare, modellare e analizzare CD ed etoricoxib, è stata usata una dinamica molecolare visiva (VMD). Così come la Scalable Molecular Dynamics (NAMD), in modo che ogni CD possa regolare la sua conformazione per adattarsi alla forma dell'etoricoxib per minimizzare l'energia libera del complesso. I processi di legame e di unbinding di etoricoxib sono stati studiati utilizzando la dinamica molecolare (MD) convenzionale e le simulazioni di dinamica molecolare (SMD). Pertanto, SMD è stata applicata con successo per identificare la forza soglia esterna necessaria per tirare etoricoxib al di fuori dei CD in due direzioni verso le facce primarie e secondarie dei CD.