Výpočetní chemie

POHLED POD KŮŽI

Kůže představuje největší orgán našeho těla, který ho chrání před přímým vlivem vnějšího prostředí, brání dehydrataci organismu a zamezuje přímému pronikání látek do organismu z okolí. Nicméně je známo, že kůží může přesto řada látek prostoupit. Tato vlastnost kůže nám vyhovuje například při lokální léčbě mastmi nebo v jiných transdermálních aplikacích. Na druhou stranu svou kůži chráníme před prostupem některých nežádoucích látek (např. herbicidů, fungicidů, organických rozpouštědel jako jsou alkoholy nebo benzín a mnoha dalších toxických sloučenin). Proto se nové látky, které se dostávají do kontaktu s kůží například v kosmetických, pracích a čisticích prostředcích, nejprve testují, zda a jak snadno prostupují kůží, případně jak ovlivňují prostupnost kůže jako celku. Jelikož experimenty pro prostup látek kůží nejsou ani triviální, ani levné a vyžadují zdroj lidské kůže, vede cesta k popisu interakce a prostupnosti látek kůží skrze metody výpočetní chemie.

RCPTM tento výzkum již třetím rokem provádí s významnou mírou finanční podpory americké společnosti Procter & Gamble. Pomocí počítačových simulací je tak modelován prostup různých komerčně významných látek svrchní ochrannou vrstvičkou kůže (tzv. stratum corneum). V současnosti jsou pro studium využívány zjednodušené modely lipidové dvojvrstvy. Počítačové simulace dovolí na těchto modelech posoudit, jakým způsobem se látka v lipidové dvojvrstvě akumuluje a jak snadno jí prostupuje. Současně pracovníci RCPTM sestavují model strata cornea, což je velmi komplexní struktura tvořená ceramidy, volnými mastnými kyselinami a cholesterolem.

Jednoduchý model interakce membrány (barevné koule reprezentují polární hlavy lipidů, světle modré řetězce jsou nepolární řetězce lipidů a šedé tečky znázorňují vodu) s modelovou molekulou kofeinu (světlejší molekula). Z profilu volné energie kofeinu (červená linka) lze určit, jak se kofein koncentruje v membráně (dle hloubky tohoto profilu) a kde se nejčastěji nachází (v nejhlubším místě profilu volné energie).

Nejjednodušší model strata cornea – vlevo čistá dvojvrstva ceramidů, vpravo vícevrstevná struktura ceramidů (molekuly vody jsou zobrazeny šedě, lipidy modro-bíle, polární části jsou zobrazeny jakou modré koule, žluté a oranžové koule reprezentují pozice konců lipidických řetězců). V obou případech lze vidět fázi gelu, kdy jsou řetězce ceramidů uspořádány velmi pravidelně. Tato struktura výrazně omezuje propustnost ceramidových vrstev.


Pro více informací nás kontaktujte: rcptm.services@upol.cz