Молекулярное моделирование связывания катионного поверхностно-активного вещества цетилтриметиламмония бромида с отрицательно заряженными биологическими мембранами
Васюченко Е.П.1, Холина Е.Г.1,2, Коваленко И.Б.1, Лукашев Е.П.1, Нокс П.П.1, Пащенко В.З.1, Страховская М.Г.1
1Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия
2Научно-образовательный математический центр «Северо-Западный центр математических исследований имени Софьи Ковалевской», Псковский государственный университет, Псков, Россия
Аннотация. Четвертичные аммониевые соединения проявляют свойства поверхностно-активных веществ и широко используются для очистки различных поверхностей. Будучи катионными детергентами, четвертичные аммониевые соединения обладают способностью разрушать клеточные стенки и лизировать мембраны патогенных микроорганизмов, проявляя в щелочной среде антимикробные свойства. Такие соединения как цетилтриметиламмония бромид и цетилтриметиламмония хлорид обладают свойствами эмульгаторов и антистатиков и входят в состав многих косметических средств. После применения четвертичные аммониевые соединения попадают в сточные воды, ил очистных сооружений и рассеиваются в окружающей среде, представляя серьезную угрозу для обитателей водоемов и почв. Высокое содержание отрицательно заряженных липидов в составе функциональных мембран фотосинтезирующих организмов делает их потенциальными мишенями четвертичных аммониевых соединений. В настоящей работе мы применили метод крупнозернистого молекулярного моделирования для анализа молекулярных механизмов взаимодействия цетилтриметиламмония бромида, широко применяемого при производстве косметики соединения из группы катионных поверхностно-активных веществ, с биологическими мембранами, содержащими отрицательно заряженные липиды. В отличие от ряда катионных антисептиков, вызывающих уменьшение подвижности липидов, то есть увеличение вязкости таких мембран, цетилтриметиламмония бромид при встраивании в мембраны не оказывал подобных эффектов. Полученные данные свидетельствуют о том, что цетилтриметиламмония бромид может обладать пониженной экотоксичностью, в том числе в отношении автотрофных микроорганизмов.
Ключевые слова: четвертичные аммониевые соединения, поверхностно-активные вещества, биологические мембраны, отрицательно заряженные липиды, броуновская динамика, крупнозернистое молекулярное моделирование