نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
گروه شیمی کاربردی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه ملایر، ملایر
چکیده
هدف از پژوهش حاضر بررسی جذب داروی 5-فلوئوراسیل متصل شده به نانو خوشۀ (B12P12) خالص و جایگزین شده با تیتانیوم بر روی نوکلئو باز آدنین با استفاده از نظریۀ تابعی چگالی (DFT) است. در این کار ابتدا مدلهای مختلفی برای جذب دارو بر روی نانو خوشه و آدنین در نظر گرفته شدند و سپس ساختار تمام مدلها مورد نظر با استفاده از روش WB97XD /Lanl2DZ توسط نرم افزار گوسین (09) بهینه سازی شدند. ببا استفاده از ساختارهای بهینه شده، پارامترهای ساختار فضایی مانند طول و زاویۀ پیوند، پارامترهای ترمودینامیکی، پارامترهای نظریۀ اتم در مولکول ( AIM)، گرادیان کاهش چگالی( RDG) ، طیف مریی-فرابنفس (Uv-visible)، اوربیتال‌های هومو و لومو (HOMO-LUMO) ، نمودار‌های چگالی حالتها ( DOS) محاسبه و نتایج آنها مورد تجزیه تحلیل قرار گرفته اند. نتایج محاسبات نشان دادند که با جایگزینی اتم تیتانیوم در ساختار نانو خوشۀ B12P12 گاف انرژی و سختی شیمیایی کاهش قابل توجهی می‌یابند و این عامل سبب افزایش رسانایی سامانه میشود. از این خاصیت میتوان برای ساخت نانو حسگرهای دارویی استفاده کـرد. مقـدار انـرژی جـذب و آنتالپی در کلیـۀ مدلهای مورد نظر منفی بوده که نشان دهندة مساعد بودن فرایند جذب و پایداری آنها از نظر ترمودینامیکی است. نتایج RDG و AIM تأیید کردند که جذب داروی 5-فلوئوراسیل متصل به سطح نانو خوشه با آدنین از نوع غیر کووالانسی است. بررسی نتایج حاصل از این مطالعه ثابت کرد که نانو خوشۀ بور فسفید خالص و جایگزین شده با اتم تیتانیوم، میتواند گزینۀ مناسبی برای استفاده از این ترکیب به عنوان جاذب و یا حسگر داروی 5-فلوئوراسیل در فرایندهای زیستی باشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Investigation of the interaction of 5-fluorouracil anticancer drug connected to the pristine, titanium doped boron phosphide nanocage (B12P12) with adenine nucleobases: by density functional theory
نویسندگان [English]
- M Rezaei Sameti
- Atefeh Rezaei
Department of Applied chemistry, Faculty of Science, Malayer University, Malayer, Iran
چکیده [English]
The aims of this work, is to investigate the adsorption of 5-Fluorouracil drug connected to the pristine, Titanium doped boron phosphide nanocage (B12P12) with adenine nucleobases by using density functional theory (DFT). For this means at the first step, we considered different configurations for adsorbing (5-FU) on the surface of nanocluster and adenine, and then all considered models are optimized at the WB97XD/Lanl2DZ level of theory by Gaussian (09) software. From optimized structures, geometrical parameters involve bond length and bond angle, thermodynamic, atom in molecule (AIM), reduced density gradient (RDG), Uv-visible spectrum, HOMO-LUMO orbitals, density of states (DOS), and quantum parameters are calculated and all results are analyzed. The calculated results reveal that in the Ti doped B12P12 nano cage, the gap energy and global hardness of system decrease significantly, and so the conductivity and reactivity of system increase from original state. This property is favorable for making sensitive sensor for this drug. The adsorption energy and enthalpy values for all studied models are negative, which indicate that the absorption process and their thermodynamic stability are favorable. The RDG and AIM results confirm that the adsorption of 5-FU drug connected to the nanocage with adenine is non-covalent type. The computational results demonstrate that the pristine and Ti–doped B12P12 can be used as a suitable candidate for fabricating detector and absorber for 5-FU drug.
کلیدواژه‌ها [English]
- 5-fluorouracil
- boron phosphide nanocage
- adenine
- density function theory
- titanium
- quantum parameter
- V Kumar, Mat. Sci. 35 (2006) 375.
- D l Strout, Phys. Chem. 104 (2000) 3364.
- R Wang, D Zhang, and C Liu, Phys. Lett. 411 (2005) 333.
- D Farmanzadeh and M Keyhanian, Theor. Chem. Accounts. 138 (2019) 335.
- S Hussain, Study J. Chem. 13 (2020) 7641.
- A Soltani, et al., Phys. Chem. Solids. 75 (2014) 1099.
- R Padash, et al., J. Appl. Phys. 124 (2018)
- A A Peyghan, M B Tabar, and S Yourdkhani, Cluster Sci. 24 (2013) 1011.
- M Rezaei Sameti, J. Chem. 8 (2015) 168.
- Z Peralta Inga, et al, Nano Let. 3 (2003) 21.
- F A Bulat, Phys. Chem. 33 (2012) 8644.
- A Soltani, Phys. Chem. Solids 75 (2014) 1099.
- J Beheshtian, Mater. Sci. 54 (2012) 115.
- M T Baei, Physica B 444 (2014) 6.
- A Hosseinian, Cluster Sci. 28 (2017) 2681.
- D Goette, Am. Acad. Dermatol. 4 (1981) 633.
- J Y Douillard, et al., Lancet 355 (2000) 1041.
- H Newton, “Handbook of Brain Tumor Chemotherapy, Molecular therapeutics, and immunotherapy”, Academic Press (2006).
- M Rezaei Sameti and K J Behbahani, Chem. Res. 6, 1 (2018) 31.
- M Rezaei Sameti and P Zarei, Adsorption 24, 8 (2018) 757.
- M Rezaei Sameti and S K Abdoli, Mol. Str. 1205 (2020) 127593.
- M J Frisch, et al., “GAUSSIAN 09”, Gaussian, Inc., Pittsburgh, PA (2009).
- M Rezaei Sameti and Kh Hadian, Phys. Res. 20 (2016) 39.
- M Rezaei Sameti and S Yaghoobi, Condensed Mat. 3 (2015) 21.
- M Rezaei Sameti, Physica E 44 (2012) 1770.
- M Rezaei Sameti and E Shiravand, Adsorption 26 (2020) 955.
- M Najafi, Vacuum 135 (2017) 18.
- A Soltani, et al., J. Phys. Chem. Solids 75 (2014) 1099.
- A Soltani, et al., Appl. Surf. Sci. 261 (2012) 262.
- L Ferrari, et al., Colloid Interface Sci. 347 (2010) 15.
- J Rouquerol, et al., “Adsorption by powders and porous solids: principles, methodology and applications”, Academic press (2013).
- Y Wu, Sci. 8, 12 (2018) 2466.
- P Ferrin, et al., Sci. 606 (2012) 679.
- N K Nkungli and J N Ghogomu, Mol. Model 23 (2017) 200.
- R F W Bader, “Atom in molecules: A quantum theory”, Oxford university press (1994).
- R F W Bader, Rev. B 49 (1994) 13348.
- R F W Bader and T T Nguyen-Dang, Quantum Chem.14 (1981) 63.
- A Becke, “The quantum theory of atoms in molecules: from solid state to DNA and drug design”, John Wiley & Sons (2007).
- T Lu and F Chen, Comput. Chem. 33 (2012) 580.
- E R Johnson, Am. Chem. Soc. 132 (2010) 6498.
- M Nayebzadeh, H Soleymanabadi, and Z Bagheri, fur Chem. 145 (2014) 1745.
- N M O'boyle, A L Tenderholt, and K M Langner, Comput. Chem, 29 (2008) 839.
)