Estudo Teórico dos Processos de Formação de Sistemas de Liberação Controlada formados por Inibidores da Urease com Ciclodextrinas e Calixarenos
Complexos de inclusão; Ciclodextrinas; Calixarenos; Fosforamidatos; Teoria do Funcional de Densidade, Métodos Semi-Empírico.
A volatilização de amônia decorrente da hidrólise da ureia, catalisada pela enzima urease, representa uma perda drástica da eficiência dos fertilizantes nitrogenados na agricultura. Visando mitigar este problema, a utilização de inibidores da urease, combinados com sistemas supramoleculares de liberação controlada, surge como uma estratégia promissora. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo realizar um estudo teórico do processo de formação de complexos de inclusão entre quatro inibidores da classe dos fosforamidatos (4a, 5b, 7c e 9a) e diferentes macromoléculas hospedeiras: ciclodextrinas (ALFA-CD, BETA-CD e GAMA-CD) e ácidos p-sulfônicos calixarenos (S-CLX[4] e S-CLX[6]). A investigação foi conduzida a nível molecular empregando-se o método semiempírico GFN2-xTB para triagem conformacional, seguido de cálculos no ponto baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT) com o funcional WB97X-D3, em meio aquoso, visando a obtenção de dados energéticos mais robustos e precisos. Foram avaliados dois modos de inclusão na cavidade: Modo A e Modo B. A análise energética revelou que a estabilidade dos complexos é regida fundamentalmente pela complementaridade estérica hóspede-hospedeiro. Entre as ciclodextrinas, a BETA-CD apresentou o melhor ajuste sinérgico, formando os complexos termodinamicamente mais estáveis. Com relação aos complexos com calixarenos, a cavidade ampliada do S-CLX[6] demonstrou superioridade face ao S-CLX[4], maximizando as interações intermoleculares. A caracterização topológica via NCIPlot confirmou que a estabilização global destes sistemas é predominantemente governada por forças de dispersão de van der Waals, ancoradas direcionalmente por ligações de hidrogênio específicas. Em suma, os resultados forneceram evidências teóricas robustas para a obtenção de novos sistemas de liberação controlada, perspectivando o aumento da eficiência agronômica e a redução dos impactos ambientais associados à fertilização.