In silico and in vitro studies on inclusion complex of 8-bromobaicalein with beta-cyclodextrins

การศึกษาทางเคมีคอมพิวเตอร์และทางหลอดทดลองของสารประกอบเชิงซ้อนอินคลูชันระหว่างสาร 8-โบรโมไบคาเลนและอนุพันธุ์บีตาไซโคลเด็กซ์ทริน

Name: Noriyuki Yasuda

Abstract: Baicalein (5,6,7-trihydroxyflavone), an active compound derived from Scutellaria baicalensis Georgi, exhibits notable anti-inflammatory, antiviral, and anticancer properties. 8-bromobaicalein (BB), a derivative of baicalein, possesses even stronger cytotoxic activity against MCF-7 human breast cancer cell lines. However, its low water solubility limits its use for further applications. In this study, we investigated βCD and its derivatives (hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HPβCD) and 2,6-di-O-methyl-β-cyclodextrin (DMβCD)) for their ability to improve the solubility of BB through inclusion complexation. From molecular dynamics simulations and MM/GBSA-based and SIE-based binding free energy calculations, we determined that DMβCD exhibited the highest efficacy as a host molecule for the inclusion complexation of BB that agreed with numbers of atom contacts, solvent accessible surface area analysis, Additionally, the phase solubility diagram revealed a 1:1 stoichiometric ratio (AL type) between BB and βCDs. Furthermore, stability analysis conducted at 25°C indicated the Kc value in the BB/DMβCD inclusion complex (450 M-1) was higher than that of BB/βCD (180 M-1). The DSC and SEM analyses confirmed that βCDs formed inclusion complexes with BB. Our findings highlight the remarkable potential of DMβCD as an effective formulation for BB, enabling its utilization in various pharmaceutical and medical applications.

Abstract: ไบคาเลอิน (5,6,7-ไตรไฮโดรฟลาโวน) เป็นสารประกอบออกฤทธิ์ที่ได้มาจาก Scutellaria baicalensis Georgi มีสมบัติต้านการอักเสบ ต้านไวรัส และต้านมะเร็งที่โดดเด่น 8-โบรโมไบคาเลอิน (BB) เป็นอนุพันธ์ที่มีฤทธิ์เป็นพิษต่อเซลล์มะเร็งเต้านมของมนุษย์ชนิด MCF-7 อย่างไรก็ตาม สารชนิดนี้มีความสามารถใน การละลายน้ำต่ำจึงเป็นอุปสรรคในการประยุกต์ใช้งาน ในการศึกษานี้ได้ตรวจสอบเบต้าไซโคลเด็กซ์ทริน (βCD) อนุพันธ์ไฮดรอกซิลโพรพิลเบต้าไซโคลเด็กซ์ทริน (HPβCD) แ ล ะ 2,6-ไดโอเมทิลเบต้าไซโคลเด็กซ์ทริน (DMβCD) ในการเพิ่มความสามารถในการละลายของ BB ผ่านการสร้างสารประกอบเชิงซ้อนอินคลูชัน จากการจำลองพลวัตเชิงโมเลกุลและการคำนวณพลังงานอิสระด้วยวิธี MM/GBSA และ SIE พบว่า DMβCD มีประสิทธิภาพสูงสุดในการสร้างสารประกอบเชิงซ้อนกับ BB ดังจะเห็นได้จากจำนวนอะตอมของไซโคลเด็กซ์ทรินที่ล้อมรอบโมเลกุล BB สูงสุด ขณะที่พื้นที่ของ BB ที่สัมผัสกับตัวทำละลายต่ำสุด นอกจากนี้แผนภาพความสามารถในการละลายของเฟสชี้ให้เห็นเกิดสารประกอบเชิงซ้อนอินคลูชันในอัตราส่วน 1:1 (ชนิด AL) ระหว่าง BB และไซโคลเด็กซ์ทริน โดยสารประกอบเชิงซ้อน BB/DMβCD มีค่าความคงตัว (Kc) ที่อุณหภมิ 25 องศาเซลเซียส (450 M-1) สูงกว่าค่าของ BB/βCD (180 M-1) ทั้งนี้การวิเคราะห์ด้วย DSC และ SEM ยืนยันถึงการเกิดสารประกอบเชิงซ้อนอินคลูชัน โดยจะเห็นสัณฐานวิทยาของพื้นผิวแบบใหม่และสมบัติเชิงความร้อนของสารที่เปลี่ยนแปลงไป การค้นพบนี้เน้นย้ำถึงศักยภาพของ DMβCD ในการเพิ่มความสามารถในการละลายน้ำของ BB ช่วยให้สามารถนำไปใช้ในการใช้งานทางเภสัชกรรมและการแพทย์ต่างๆ ได้

Chulalongkorn University. Office of Academic Resources

Address: BANGKOK

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: Thanyada Rungrotmongkol

Role: Advisor

Name: Kuakarun Krusong

Role: Advisor

Name: Panupong Mahalapbutr

Role: Advisor

Created: 2569

Modified: 2026-09-02

Issued: 2023

Issued: 2026-09-02

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Biotechnology

Grantor: Chulalongkorn University

©copyrights Chulalongkorn University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	6272044423.pdf	2.02 MB

ใช้เวลา

0.056366 วินาที