بررسی نانو ساختارهای کربن نیتریدی به عنوان حامل داروی آناگرلید با استفاده از نظریه تابعی چگالی

محورهای موضوعی : کاربرد نانوساختارها

ایوب احمدی ¹ , محبوبه صالح پور ^{2 *} , زهره سعادتی ³

1 - گروه شیمی، واحد امیدیه، دانشگاه آزاد اسلامی،امیدیه، ایران
2 - گروه شیمی، واحد امیدیه، دانشگاه آزاد اسلامی،امیدیه، ایران
3 - گروه شیمی، واحد امیدیه، دانشگاه آزاد اسلامی، امیدیه، ایران

تاریخ دریافت : 1403/09/01 تاریخ پذیرش : 1403/09/30 تاریخ انتشار : 1403/09/30

کلید واژه: آناگرلید, نظریه تابعی چگالی, نیترید کربن گرافیتی, نانو حامل, تحویل دارو.,

چکیده مقاله :

هدف این پژوهش بررسی برهم‌کنش‌های داروی آناگرلید(AG) و نانوساختارهای نیترید کربن گرافیتی g-C₃N₄ با استفاده از نظریه تابعی چگالی است. تمام محاسبات با استفاده از تابع B3LYP همراه با سری پایۀ 6-311+G(d,p) در محیط گوسین 09 اجرا شدند. بهینه‌سازی ساختاری بر روی تمام صورت‌بندی‌های اولیه g-C₃N₄:AG اجرا شد و انرژی‌های جذب (E_ads) نیز برای آنها محاسبه گردید. در نهایت، سه پیکربندی پایدار برای کمپلکس g-C₃N₄:AG به‌دست آمد که تمام شیوه‌های ارتعاشی در هر سه کمپلکس مقادیر مثبت داشتند. مقادیر E_ads بر حسب kcal.mol^-1 برای کمپلکس‌های 1 تا 3 به ‌ترتیب برابر با 0/16-، 3/7- و 25/5- بدست آمد. سطح انرژی HOMO، LUMO و اختلاف انرژی بین آنها (Eg) برای ساختارهای مورد بررسی نشان داد که به ‌طور کلی جذب AG روی سطح g-C₃N₄ باعث ناپایداری نسبتاً زیاد سطح انرژی HOMO و پایداری کم سطح انرژی LUMO می‌شود. محاسبات NBO نشان داد که مقدار بار جزئی اتم­های ساختارهای مورد بررسی بعد از تشکیل کمپلکس­ها تغییر محسوسی نشان نمی­ دهند و انتقال بار ناچیزی بین نانوساختار و دارو اتفاق می­ افتد. زمان مورد نیاز برای رهاسازی AG از g-C₃N₄ در کمپلکس­های 1 تا 3 به­ ترتیب حدود ^5-10× 2/0، ^14-10× 4/0 و 83 ثانیه است. از این رو، به نظر می­رسد با درنظر گرفتن انرژی جذب و خواص الکترونی، کمپلکس g-C₃N₄:AG-3 گزینه مناسبی برای حمل داروی AG است.

چکیده انگلیسی:

The objective of this study was to investigate the interactions between the drug anagrelide and carbon nitride nanostructures g-C₃N₄ using density functional theory. All calculations were performed using the B3LYP functional with the 6-311+G(d,p) basis set in the Gaussian 09 software. Structural optimization was carried out on all initial g-C₃N₄:AG conformations and the adsorption energies (E_ads) were calculated. Finally, three stable configurations of the g-C₃N₄:AG complex were obtained, with all vibrational modes exhibiting positive frequencies in each complex. The E_ads values for complexes 1 to 3 are -0.16, -3.7 and -25.5 kcal.mol^-1, respectively. The HOMO and LUMO energy levels, as well as the energy gap (E_g) of the studied structures, indicated that adsorption of AG on the g-C₃N₄ surface causes relatively high instability of the HOMO energy level and low stability of the LUMO energy level. NBO calculations showed that the partial charge of the atoms of the studied structures does not change significantly after the formation of the complexes and that there is negligible charge transfer between the nanostructure and the drug. The time required for the release of AG from g-C₃N₄ in complexes 1 to 3 is about 0.2 × 10^-5 , 0.4 × 10^-14 and 83 s, respectively. Therefore, considering the adsorption energy and electronic properties, the g-C₃N₄:AG-3 complex appears to be a promising candidate for AG drug delivery.

 

منابع و مأخذ:

1. MG. Mazzucconi, R. Redi, S. Bernasconi, L. Bizzoni, F. Dragoni, R. Latagliata, C. Santoro, F. Mandelli. Haematologica. 89(11), 1306 (2004).
2. K. Toivanen, L. De Sutter, A. Wozniak, K. Wyns, N. Merikoski, S. Salmikangas, J. Duan, M. Maksimow, M. Lahtinen, T. Böhling, P. Schöffski. Drug Delivery. 32(1), 2463433 (2025).
3. M. Nishat, MR Hossain, MM Hasan, MK Hossain, MA Hossain, F Ahmed. Journal of Biomolecular Structure and Dynamics. 41(8), 3413 (2023).
4. O.O. Ltaief, I.B. Amor, H. Hemmami, W. Hamza, S. Zeghoud, A.B. Amor, M. Benzina, A.A. Alhamad. Annals of Medicine and Surgery. 86(8), 4541 (2024).
5. R. Fatima, P. Katiyar, K. Kushwaha. Frontiers in Nanotechnology. 7, 1564188 (2025).
6. H.D. Lawson, S.P. Walton, C. Chan. ACS applied materials & interfaces. 13(6), 7004 (2021).
7. A.N. Al-Thani, A.G. Jan, M. Abbas, M. Geetha, K.K. Sadasivuni. Life sciences. 122899 (2024).
8. A. Wang, C. Wang, L. Fu, W. Wong-Ng, Y. Lan,. Nano-micro letters. 9, 1 (2017).
9. X. Wang, K. Maeda, A. Thomas, K. Takanabe, G. Xin, J.M. Carlsson, et al. Nature materials. 8(1), 76 (2009).
10. E.Z. Lee, Y.S. Jun, W.H. Hong, A. Thomas, M.M. Jin. Angewandte Chemie. 122(50), 9900 (2010).
11. C. Cheng, Y. Huang, J. Wang, B. Zheng, H. Yuan, D. Xiao. Analytical chemistry. 85(5), 2601 (2013).
12. X. Wang, X. Chen, A. Thomas, X. Fu, M. Antonietti. Advanced Materials. 21(16), 1609 (2009).
13. X. Zhang, X. Xie, H. Wang, J. Zhang, B. Pan, Y. Xie. Journal of the American Chemical Society. 135(1), 18 (2013).
14. Z. Miao, G. Wu, Q. Wang, J. Yang, Z. Wang, P. Yan, P. Sun, Y. Lei, Z. Mo, H. Xu. Materials Reports: Energy. 3(4), 100235 (2023).
15. M. Caricato, M.J. Frisch, J. Hiscocks, M.J. Frisch. Gaussian 09: IOps Reference, Gaussian, (2009).
16. R. Dennington, T. Keith, J. Millam. GaussView, version 5. (2009).
17. N.M. O'boyle, A.L. Tenderholt, K.M. Langner. Journal of computational chemistry. 29(5), 839 (2008).