مطالعه ی برهم کنش π-π بین الیگو نوکلئوتیدهای تک رشته با نانولوله ی کربنی تک دیواره به روش شبیه سازی دینامیک مولکولی و تئوری تابعی چگالی
محورهای موضوعی : شیمی کوانتومی و اسپکتروسکوپی
محمدرضا بزرگمهر
1
,
مریم قنبری قنبرلو
2
,
علی مرسلی
3
1 - Rahnamaee Road, No. 24
2 - گروه شیمی، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران
3 - گروه شیمی، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران
کلید واژه: دارورسانی, تیمین, اسید نوکلئیک, بیوسنسور,
چکیده مقاله :
نانولوله های کربنی به دلیل زیست سازگار بودن در دارورسانی هوشمند به کار می روند. با این حال، به دلیل ماهیت غیرقطبی این ترکیبات به کارگیری آنها در محیط درون تنی محدودیت دارد. برای رفع این محدودیت از عامل دارکردن نانولوله ها استفاده می شود. از ترکیبات زیستی مثل اسیدهای نوکلئیک برای عامل دار کردن نانولوله ها استفاده می شود. درک مکانیسم برهم کنش نانولوله با ترکیبات زیستی می تواند به دارورسانی هوشمند کمک کند. در این تحقیق، برهم کنش چهار همودکاپلیمر از بازهای آلی آدنین، گوانین، سیتوزین و تیمین با نانولوله کربنی به روش شبیه سازی دینامیک مولکولی و تئوری تابعی چگالی مطالعه شد. فاصله ی دو انتهای هر همودکاپلیمر و تعداد اتم هایی از حلقه های بازهای آلی همودکاپلیمرها محاسبه شد. از این دو کمیت برای محاسبه ی احتمال حضور سیستم در حالت های مختلف استفاده شد. سپس، با استفاده از احتمالات محاسبه شده انرژی آزاد گیبس برای هر برهم کنش محاسبه شد. نتایج نشان می دهد همودکاپلیمرهای پورینی دور نانولوله کربنی را احاطه می کنند در حالیکه همودکاپلیمرهای پیریمیدینی روی سطح نانولوله قرار می گیرند. تعداد منومرهای با برهم کنش π-π در همودکاپلیمر گوانین دار 4، آدنین دار 3، سیتوزین و تیمین دار 2 به دست آمد.
Carbon nanotubes are used in smart drug delivery due to their biocompatibility. However, due to the non-polar nature of these compounds, their use in the in vivo environment is limited. To solve this limitation, functionalization of nanotubes is used. Biological compounds such as nucleic acids are used to functionalize nanotubes. Understanding the interaction mechanism of nanotubes with biological compounds can help in smart drug delivery. In this research, the interaction of four homocopolymers of organic bases adenine, guanine, cytosine and thymine with carbon nanotubes was studied by molecular dynamics simulation and density functional theory. The distance between the two ends of each homocopolymer and the number of atoms of the organic base rings of the homocopolymers were calculated. These two quantities were used to calculate the probability of the system being in different states. Then, the Gibbs free energy for each interaction was calculated using the calculated probabilities. The results show that purine homocopolymers surround the carbon nanotube, while pyrimidine homocopolymers are placed on the surface of the nanotube. The number of monomers with π-π interaction in homocopolymer with guanine 4, adenine 3, cytosine and thymine 2 was obtained.
_||_