采用密度泛函理论（DFT）和分子对接方法研究了利凡斯的明（rivastigmine）及吡啶斯的明（pyridostigmine）衍生物作为乙酰胆碱酯酶（AChE）抑制剂的活性，以及它们与碳纳米笼（carbon nanocages）的相互作用

《Scientific Reports》：DFT and molecular docking investigation of rivastigmine and pyridostigmine derivatives as AChE inhibitors and their interaction with carbon nanocages

　　

摘要

本研究考察了利凡斯明和吡啶斯的明衍生物作为乙酰胆碱酯酶（AChE）抑制剂的作用，并评估了它们通过碳基富勒烯（C_{2032和C60）进行递送的可行性。乙酰胆碱酯酶通过催化乙酰胆碱的快速水解来调节胆碱能神经传导；因此，抑制人体内的乙酰胆碱酯酶（hAChE）仍然是治疗阿尔茨海默病症状的重要策略。利用密度泛函理论（DFT）对气相和水相进行了计算，评估了这些纳米笼作为药物递送平台的结构稳定性和可行性。在候选物质中，C60富勒烯表现出更优异的热力学稳定性，被确定为最合适的纳米载体。在两种环境中形成的稳定药物-富勒烯复合物证实了宿主-客体间的能量优势相互作用。前沿轨道能量分析表明，吡啶斯的明衍生物与纳米结构相互作用后其电子性质发生了显著变化，表明其化学反应性和递送兼容性得到了增强。随后进行了分子对接模拟，以比较利凡斯明和吡啶斯的明在hAChE活性位点上的结合亲和力，从而确定了结构改良的最佳前体。接着对新型衍生物R3和P2的吸附行为进行了详细研究。通过分析吸附能量、电荷转移以及HOMO-LUMO能隙变化，并结合分子静电势（MEP）和态密度（DOS）的图像分析，阐明了这些系统的电子结构和反应位点。研究结果表明，尽管这两种衍生物都具有抑制作用，但C60富勒烯通过非共价物理相互作用为P2衍生物的递送提供了一个有前景的纳米平台。这项工作将基于富勒烯的载体设计扩展到了永久阳离子型抗胆碱酯酶，并表明纳米笼的曲率和客体电荷状态共同决定了吸附是通过化学吸附还是物理吸附发生的。}