基于密度泛函理论(DFT)的克林霉素新型制剂抗菌辅料筛选研究

本研究针对克林霉素制剂中抗菌辅料选择的科学难题，采用密度泛函理论(DFT)计算，系统分析了酚类、苯甲醇和邻苯基苯酚三种辅料与克林霉素的分子相互作用。通过结合能、分子静电势(MESP)和拓扑参数分析，发现酚类辅料具有更优的稳定性，为优化抗生素制剂提供了理论依据。

　　

抗生素制剂开发中，辅料的选择直接影响药物的稳定性和疗效。克林霉素作为治疗骨髓炎、盆腔炎等多种感染的重要抗生素，其制剂常需添加苯甲醇等抗菌辅料。然而，辅料与活性药物成分(API)的相互作用机制尚不明确，不当选择可能导致药物降解或毒性。传统实验方法如差示扫描量热法(DSC)虽能检测不相容性，但耗时耗材。

为解决这一问题，InSilicoMinds的研究团队在《Computational and Theoretical Chemistry》发表研究，采用密度泛函理论(DFT)这一量子化学计算方法，对克林霉素与酚、邻苯基苯酚及苯甲醇三种辅料的相互作用进行系统评估。通过B3LYP/6-31G(d)基组优化分子构型，计算结合能和分子静电势，结合量子理论原子分子(QT-AIM)拓扑分析和红外光谱模拟，发现酚类辅料与克林霉素的结合能(-15.06 kcal/mol)优于苯甲醇(-9.43 kcal/mol)，且氢键网络更稳定。

主要技术方法
研究采用NWChem程序包进行DFT计算，通过构象搜索确定克林霉素最稳定构型，分别与三种辅料进行分子对接优化。结合能计算采用ΔE_rel=E_i-E_j公式，QT-AIM分析电子密度拓扑特征，并模拟红外光谱验证氢键相互作用。

结果与讨论

1. 构象稳定性：克林霉素吡咯烷环的椅式构象为最稳定形态，成为后续相互作用研究的基准结构。
2. 结合能分析：酚与克林霉素的O-H···N氢键作用最强，邻苯基苯酚因空间位阻效应稍弱，苯甲醇相互作用最弱。
3. 电子结构特征：MESP显示酚类辅料的负静电势区域更利于与克林霉素的氨基正电中心结合。
4. 化学稳定性：模拟IR光谱中3200-3500 cm^-1区段的峰位移证实氢键形成，酚类复合物的特征峰位移更显著。

结论与意义
该研究首次通过DFT计算量化了克林霉素与抗菌辅料的相互作用强度，证实酚类辅料在热力学和动力学上更具优势。这一发现为：

1. 替代现行苯甲醇辅料体系提供理论支持；
2. 减少制剂中API降解风险；
3. 缩短辅料筛选周期。研究建立的DFT-QT-AIM联用策略，为其他抗生素制剂开发提供了可借鉴的计算范式。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献内容，专业术语如QT-AIM均保留原文格式）