نانوذرات کیتوسان به دلیل خواص منحصر به فرد خود به طور گسترده در سیستم‌های دارورسانی ضد سرطان استفاده می‌شود. انرژی‌های اتصال با استفاده از سطوح B3LYP و M06-2X برای در نظر گرفتن اصلاحات پراکندگی ارزیابی شدند. مقادیر مناسب انرژی اتصال نشان دهنده بار بالای دارو به دلیل تشکیل پیوندهای هیدروژنی متعدد بین HU و CS است. بررسی توصیفگرهای مولکولی کوانتومی نشان داد که HU در ساختار الکترونی خود در سیستم دارورسانی تغییر چندانی نمی‌کند، که یک مزیت بزرگ است. محاسبه انرژی های اتصال نشان داد که پایدارنرین ساختارها (CS/HU5 and CS/HU7) نقش مهمی در سیستم تحویل دارو بازی می کنند که علت آن تشکیل پیوندهای هیدروژنی است. Manuscript profile

جی-کوادروپلکس ها بیوساختارهایی هستند که به عنوان شناساگر زیستی مورد استفاده قرار می گیرند. این ترکیبات از صفحات گوانین دار چهارتایی تشکیل شده اند. مطالعه برهم کنش جی-کوادروپلکس با لیگاندهای مسطح اهمیت زیادی دارد. در این کار، اثر جی-کوادروپلکس بر آروماتیسیته حلقه های سه لیگاند مبتنی بر فنانترولین به روش شبیه سازی دینامیک مولکولی و تئوری تابعی چگالی مورد مطالعه قرار گرفت. لیگاندهای مورد بررسی N,N'-(dibenzo [b, j] [1,7] phenanthroline-2,10-diylbis (methylene)) die-thanamine (L1), N,N'-(dibenzo [b, j] [1,7] phenanthroline-2,10diylbis (methylene)) bis (N-methylpropan-1-amine) (L2) and N1-(dibenzo [b, j] [1,7] phenanthroline-7-ylmethyl)-N3-methy lpropane-1,3-diamine (L3) هستند که در ساختار آنها 5 حلقه آروماتیک وجود دارد. برای بررسی اثر دما محاسبات در چهار دمای 20، 40، 60 و 80 درجه سانتیگراد تکرار شدند. اندیس HOMA به عنوان شاخص آروماتیک بودن حلقه ها محاسبه شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که لیگاند L1 از دو لیگاند دیگر آروماتیسیته ی بالاتری دارد. همچنین، با افزایش دما آروماتیسیته حلقه های لیگاندها کاهش می یابد. از طرفی، دو حلقه ای انتهایی لیگاندها بیشتر تحت تاثیر جی-کوادروپلکس قرار گرفته اند. به طور کل، آروماتیسیته ی حلقه های پنج تایی لیگاندها با برهم کنش با جی-کوادروپلکس افزایش می یابد. Manuscript profile

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. Manuscript profile

امروزه سیستم عصبی در معرض میدان های الکتریکی مختلف ناشی از به کارگیری دستگاه های الکترونیک مختلف مثل تلفن همراه است. از طرفی، تاثیر این میدان های الکتریکی بر سیستم عصبی مشخص نیست و تحقیقات در این زمینه اهمیت دارد. در این مقاله، اثر اعمال میدان الکتریکی بر برخی از مهم ترین نوروترنسمیترهای سیستم عصبی به روش تئوری تابعی چگالی بررسی شده است. برای این منظور، ساختار نوروترنسمیترهای استیل کولین، دوپامین، گابا، گلوتامات و سروتونین با سطح B3LYP و تابع پایه 6-311++G** بهینه سازی شدند. سپس میدان های الکتریکی با شدت های مختلف از 0.001 تا 0.01 AU در گام های 0.001 به آنها اعمال شد. پارامترهای ساختاری و توصیف گرهای کوانتومی نظیر الکترون دوستی، انرژی یونش، پتانسیل شیمیایی، سختی، الکترونگاتیوی و الکتروفیلیسیتی نوروترنسمیترها محاسبه شد. همچنین تغییر بار جزئی اتم های تشکیل دهنده آنها در حضور میدان های الکتریکی مختلف بررسی گردید. نتایج نشان می دهد کم ترین سهم تغییرات بار در اتم های هیدروژن است. در کل، با افزایش میدان الکتریکی، انرژی الکترون خواهی، یونش و الکترو نگاتیوی افزایش و پتانسیل شیمایی و الکترو فیلیسیتی با کاهش همراه بود. سختی نیز در ابتدا با کاهش همراه بوده و در میدان های الکتریکی بالاتر میزان آن ثابت ماند. Manuscript profile

Drug resistance has limited the synthesis of new antibiotics. Therefore, the use of compounds that do not have drug resistance has been considered. Antimicrobial peptides are among the compounds for which drug resistance has not been reported. On the other hand, it has been found that the activity of these compounds is less than that of antibiotics. Therefore, the design of appropriate antimicrobial peptides is challenging. To address this challenge, efforts have been made to understand their mechanism of action. However, their mechanism of action is not well understood. In this work, the interaction of two cyclic and linear antimicrobial peptides with sodium dodecyl sulfate micelles as cell membrane mimetics method has been studied by molecular dynamics simulation. The micellar radius of gyration shows good agreement with the experimental results and the results of other simulations performed. Calculation of the conformational factor shows that cyclic antimicrobial peptide has a greater affinity for interaction with micelles. Charged and aromatic residues are involved in the interaction of cyclic antimicrobial peptides with micelles. Whereas, only charged residues are effective in the interaction of the linear antimicrobial peptides with micelle. Manuscript profile

Acridine and imidazole were combined and synthesized 3,8-disubstituted-propyl-3H-imidazo[4,5-a]acridine-11-carbonitrile, as a new derivative. The interaction of this new compound with the topoisomerase enzyme was studied by molecular dynamics simulation. The 3,8-disubstituted-3H-imidazo[4,5-a]acridine-11-carbonitrile structure has been optimized by the density functional theory method. According to the results obtained from the molecular dynamics simulation, Arg364, Lys532, Asp533, Tyr537, Arg590, Cys630, Asn631, Gln633 and Adenine11 interact with the ligand by hydrophobic interactions and Arg488 and Adenine12 interact with the ligand by hydrogen bond interactions. Due to the fact that some of these residues, Arg488 and Arg590 are located in the enzyme active site, the new ligand appears to be inhibitory effect. Also, the calculation of the Harmonic Oscillator Model for Aromaticity (HOMA) index showed that the 5-membered ring of ligand and the 6-membered ring attached to the 5-membered ring had more reactivity with the enzyme. The contribution of charged residues in the binding free energy of the ligand is greater than the uncharged residues. Manuscript profile

This study aimed to enhance our understanding of short single-stranded DNA (ssDNA) to facilitate the development of novel DNA-based biosensors-biocatalyst. A 10-base ssDNA model was constructed based on the 130-145 codon sequence of the p53 gene, a key tumor suppressor gene. By employing molecular dynamics (MD) simulations, we delved into the thermodynamic properties and equilibrium states of the ssDNA system, unveiling crucial insights into its behavior. Various macroscopic observables were investigated during the MD simulations, including temperature, energy distributions, and the root mean square deviation (RMSD) of the ssDNA's nucleic acid backbone. The structural model of the ssDNA was meticulously constructed using the AMBER program, ensuring accuracy and reliability. Subsequently, atomistic MD simulations were conducted in three different ensembles utilizing the Gromacs program. The microcanonical, canonical, and isobaric-isothermal ensembles were employed to compare and contrast the equilibrium characteristics of the ssDNA in aqueous solutions. The choice of ensemble played a decisive role in capturing the dynamic equilibrium and conformational behavior of the ssDNA system. The distribution of energy, encompassing both kinetic and potential energy, provided valuable insights into the establishment of thermodynamic equilibrium. Fluctuations in temperature and total energy underscored the finite nature of the system, while the average kinetic energy confirmed the attainment of physiological temperature. Furthermore, the RMSD analysis shed light on the conformational stability of the ssDNA, with both NVT and NPT ensembles exhibiting stable conformational states under their respective thermodynamic conditions. These findings emphasize the intricate interplay between thermodynamic conditions and the conformational flexibility of ssDNA. Manuscript profile

In this research, the interaction of four single stranded nucleic acid homopolymers including hemo deca adenine, dA10, hemo deca thymine, dT10, hemo deca guanine, dG10 and hemo deca cytosine, dC10, with single-walled carbon nanotubes was studied by molecular dynamics simulation method. The simulations were performed using Gromacs software and Amber force field, with a simulation time of 250 nanoseconds and 2 femtosecond time step. The root mean square deviation (RMSD) values were calculated to validate the simulations, indicating that the systems reached equilibrium. The distance between the center of mass of the homo deca polymers and the surface of the carbon nanotube was also calculated, and the results showed that the interaction of monocyclic organic bases with the nanotubes was higher due to less steric hindrance with the phosphate group. The results suggest that monocyclic organic bases may be more suitable for interactions with carbon nanotubes due to their lower steric hindrance. Manuscript profile

This study investigates the reactivity of the beta-amyloid peptide, particularly focusing on its interactions with copper and zinc ions, which are relevant to the progression of Alzheimer's disease. Molecular dynamics simulations were performed to explore the effects of copper and zinc ions on the stability and binding affinity of the peptide. The presence of copper ions was found to decrease the relative stability of peptide. Conformational analysis revealed that copper ions preferentially bind to the N-terminal residues, with a particularly high affinity for His14. The addition of zinc ions reduced the overall binding affinity of copper ions to the peptide but did not significantly alter the strong interaction with His14. Density functional theory (DFT) calculations on the sampled peptide structures provided quantum descriptors, including the highest occupied molecular orbital (HOMO) and lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) energies, which are indicative of reactivity. The results suggest a significant decrease in the reactivity of His14 in the presence of copper ions, with a further reduction observed in the combined presence of both copper and zinc ions. These findings contribute to understanding the molecular mechanisms underlying metal ion-induced conformational changes in beta-amyloid peptides and their role in Alzheimer's disease.

Manuscript profile