بررسی مکانیک کوانتومی جذب داروی عامل آلکیله‌کننده داکاربازین بر روی نانولوله های کربنی عامل دار شده با اسید آمینه آلانین به عنوان نانوحامل های امیدوارکننده برای دارورسانی
محورهای موضوعی : مدل سازی
محمد حسن جمشیدی
1
,
ندا حسن زاده
2
,
حوریه یحیایی
3
,
امیر بهرامی
4
1 - گروه شیمی، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
2 - گروه شیمی، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
3 - گروه شیمی، واحد زنجان، دانشگاه آزاد اسلامی، زنجان، ایران
4 - گروه فیزیک، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
کلید واژه: داروی ضد سرطان داکاربازین, نانولوله کربنی, اسید آمینه آلانین, مکانیک کوانتومی.,
چکیده مقاله :
دارو رسانی توسط نانو حامل های دارویی دریچه ای نو در علم دارو رسانی است و نه تنها به کاهش عوارض جانبی داروها کمک می کند، بلکه نقش قابل توجهی در بهبود کارایی رهایش دارو دارد. از سوی دیگر نانولوله های کربنی دارای خواص منحصر به فردی هستند که همواره مورد توجه محققان قرار گرفته اند. این تحقیق بر کارایی نانولوله های کربنی عامل‌دار شده با اسید آمینه آلانین (Alanine-SWCNTs) در تحویل داروی ضد سرطان داکاربازین (DAC)از طریق محاسبات تئوری تابع چگالی(DFT) متمرکز شده است. محاسبات مربوط به نانولوله های کربنی عامل دار نشده (SWCNTs) نیز برای مقایسه گنجانده شده اند. نتایج نشان میدهد که جذب داروی ضد سرطان داکاربازین با نانولوله های کربنی عامل دار نشده (SWCNTs) بصورت خود به خودی و گرمازا است، لیکن به دلیل عدم حلالیت آن در آب، کاربرد این کمپلکس با محدودیت مواجه می شود. در حالیکه کمپلکس تشکیل شده داروی داکاربازین و نانولوله کربنی عامل دار شده با اسید آمینه آلانین دارای مساحت جذب بیشتر و حلالیت بیشتر نسبت به نانولوله کربنی عامل دار نشده است. محاسبات مکانیک کوانتومی نشان می دهند که نانولوله های کربنی عامل دار شده با اسید آمینه آلانین نسبت به نانولوله های کربنی عامل دار نشده واکنش پذیرتر است. در نتیجه، نانولوله کربنی عامل دار شده با اسید آمینه آلانین برای جذب داکاربازین در کاربردهای دارورسانی امیدوارکننده خواهد بود.
Drug delivery by drug nanocarriers is a new window in the science of drug delivery and not only helps to reduce the side effects of drugs but also plays a significant role in improving drug release efficiency. On the other hand, carbon nanotubes have unique properties, which have always attracted the attention of researchers. This research is focused on the efficiency of alanine-functionalized carbon nanotubes (Alanine-SWNTs) in the delivery of the anticancer drug dacarbazine (DAC) through density functional theory (DFT) calculations. Calculations for non-functionalized carbon nanotubes (SWNTs) are also included for comparison. The results show that the absorption of the anticancer drug dacarbazine with non-functionalized carbon nanotubes (SWNTs) is spontaneous and exothermic, but due to its insolubility in water, the application of this complex is limited. The complex formed by dacarbazine drug and carbon nanotube functionalized with amino acid Alanine has a greater absorption area and greater solubility than the non-functionalized carbon nanotube. Quantum mechanical calculations show that carbon nanotubes functionalized with the amino acid alanine are more reactive than non-functionalized carbon nanotubes. As a result, carbon nanotubes functionalized with alanine amino acid will be promising for dacarbazine absorption in drug delivery applications.
مراجع [1] S. Ahmadi, A. Hosseinian, P. Delir Kheirollahi Nezhad, A. Monfared, and E. Vessally, Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering. 38, (2019), p. 1.
[2] J. Jumintono, S. Alkubaisy, K. Singh, I. Mikolaychik, and L. Morozova, Archives of Razi Institute. 76, (2021), p. 115. https://doi.org/10.22092/ari.2021.355901.1735.
[3] F. Gharibzadeh, E. Vessally, L. Edjlali, M. Es' haghi, and R. Mohammadi, Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering (IJCCE). 39, (2020), p. 51. https://doi.org/10.30492/ijcce.2020.106867.3568.
[4] V. Khodadadi, N. Hasanzadeh, H. Yahyaei, and A. Rayatzadeh, J. Chil. Chem. Soc. 66, (2021), p. 5365. http://dx.doi.org/10.4067/s0717-97072021000405365
[5] H. Yahyaei, S. Sharifi, S. Shahab, M. Sheikhi, and M. Ahmadianarog, Lett. Org. Chem. 18, (2021), p. 115. https://doi.org/10.2174/1570178617999200818104322.
[6] Y. Cao, M. El-Shorbagy, K. Sharma, S. Alamri, A.A. Rajhi, A.E. Anqi, and A. El-Shafay, J. Mol. Liq. 344, (2021), p. 117967. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2021.117967.
[7] H.R.A.K. Al-Hetty, M.S. Al-Lami, S.F. Jawad, I. Waleed, A. Mohamed, M.M. Kadhim, and M. Derakhshandeh, J. Biotechnol. 359, (2022), p. 142. https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2022.10.001.
[8] J.Y. Li, Y.H. Tang, L. Tang, and L.Y. Chen, J. Mol. Model. 28, (2022), p. 249. https://doi.org/10.1007/s00894-022-05248-y.
[9] F. Marofi, O.F. Abdul‐Rasheed, H.S. Rahman, H.S. Budi, A.T. Jalil, A.V. Yumashev, A. Hassanzadeh, M. Yazdanifar, R. Motavalli, and M.S. Chartrand, Cancer Science. 112, (2021), p. 3427. https://doi.org/10.1111/cas.14993.
[10] E. Vessally, and A. Hosseinian, Iran. J. Chem. Chem. Eng. Research Article Vol. 40, (2021). https://doi.org/10.30492/ijcce.2020.122123.3987.
[11] J. Kaur, G. Gill, and K. Jeet, Elsevier., (2019), p. 113.
[12] Sarjito, M. Elveny, A.T. Jalil, A. Davarpanah, M. Alfakeer, A.A. Awadh Bahajjaj, and M. Ouladsmane, International Journal of Chemical Reactor Engineering. 19, (2021), p. 1179. https://doi.org/10.1515/ijcre-2021-0063.
[13] B. Hashemzadeh, L. Edjlali, P. Delir Kheirollahi Nezhad, and E. Vessally, Chemical Review and Letters. 4, (2021), p. 232. https://doi.org/10.22034/crl.2020.187273.1087.
[14] S. Chupradit, A.T. Jalil, Y. Enina, D.A. Neganov, M.S. Alhassan, S. Aravindhan, and A. Davarpanah, Journal of Nanomaterials. 2021, (2021), p. 1. https://doi.org/10.1155/2021/3250058.
[15] Q. Zou, P. Xing, L. Wei, and B. Liu, Rna. 25, (2019), p. 205. https://doi. org/10.1261/rna.069112.118.
[16] Z. Li, A.L.B. de Barros, D.C.F. Soares, S.N. Moss, and L. Alisaraie, Int. J. Pharm. 524, (2017), p. 41. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2017.03.017.
[17] W. Mu, Q. Chu, Y. Liu, and N. Zhang, Nano-Micro Letters. 12, (2020), p. 1. https://doi.org/10.1007/s40820-020-00482-6.
[18] R.V. Mundra, X. Wu, J. Sauer, J.S. Dordick, and R.S. Kane, Curr. Opin. Biotechnol. 28, (2014), p. 25. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2013.10.012.
[19] N.K. Mehra, and S. Palakurthi, Drug Discovery Today. 21, (2016), p. 585. https://doi.org/10.1016/j.drudis.2015.11.011.
[20] M.I. Sajid, U. Jamshaid, T. Jamshaid, N. Zafar, H. Fessi, and A. Elaissari, Int. J. Pharm. 501, (2016), p. 278. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2016.01.064.
[21] N. Saifuddin, A. Raziah, and A. Junizah, Journal of Chemistry. 2013, (2013). https://doi.org/10.1155/2013/676815.
[22] R.H. Baughman, A.A. Zakhidov, and W.A. De Heer, science. 297, (2002), p. 787. https://doi.org/10.1126/science.1060928.
[23] K. Balasubramanian, Chemically Functionalized Carbon Nanotubes. small. 1, p. 180. https://doi.org/10.1002/smll.200400118.
[24] K. Balasubramanian, and M. Burghard, small. 1, (2005), p. 180. https://doi.org/10.1002/smll.200400118.
[25] J. Chen, S. Chen, X. Zhao, L.V. Kuznetsova, S.S. Wong, and I. Ojima, Journal of the American Chemical Society. 130, (2008), p. 16778. https://doi.org/10.1021/ja805570f.
[26] Z. Ou, B. Wu, D. Xing, F. Zhou, H. Wang, and Y. Tang, Nanotechnology. 20, (2009), p. 105102. https://doi.org/10.1088/0957-4484/20/10/105102.
[27] M. Eslami, M. Moradi, and R. Moradi, Vacuum. 133, (2016), p. 7.
[28] F. Molani, S. Jalili, and J. Schofield, Int. J. Hydrogen Energy. 41, (2016), p. 7431.
[29] X. Ji, C. Hou, Y. Gao, Y. Xue, Y. Yan, and X. Guo, Food & function. 11, (2020), p. 163. https://doi.org/10.1039/C9FO02171J.
[30] P. Singh, S. Campidelli, S. Giordani, D. Bonifazi, A. Bianco, and M. Prato, Chem. Soc. Rev. 38, (2009), p. 2214. https://doi.org/10.1039/B518111A.
[31] I. Kumar, S. Rana, and J.W. Cho, Chemistry–A European Journal. 17, (2011), p. 11092. https://doi.org/10.1002/chem.201101260.
[32] J.L. Bahr, and J.M. Tour, J. Mater. Chem. 12, (2002), p. 1952. https://doi.org/10.1039/B201013P.
[33] A. Bensghaïer, F. Mousli, A. Lamouri, P.S. Postnikov, and M.M. Chehimi, Chemistry Africa. 3, (2020), p. 535. https://doi.org/10.1007/s42250-020-00144-5.
[34] P. Oskin, I. Demkina, E. Dmitrieva, and S. Alferov, Nanomaterials. 13, (2023), p. 1630. https://doi.org/10.3390/nano13101630.
[35] C. Cao, Y. Zhang, C. Jiang, M. Qi, and G. Liu, ACS Applied Materials & Interfaces. 9, (2017), p. 5031. https://doi.org/10.1021/acsami.6b16108.
[36] A.A. Mohamed, Z. Salmi, S.A. Dahoumane, A. Mekki, B. Carbonnier, and M.M. Chehimi, Adv. Colloid Interface Sci. 225, (2015), p. 16. https://doi.org/10.1016/j.cis.2015.07.011.
[37] S.T.R. Naqvi, T. Rasheed, D. Hussain, M.N. ul Haq, S. Majeed, N. Ahmed, and R. Nawaz, J. Mol. Liq. 297, (2020), p. 111919. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.111919.
[38] M.W. Schmidt, K.K. Baldridge, J.A. Boatz, S.T. Elbert, M.S. Gordon, J.H. Jensen, S. Koseki, N. Matsunaga, K.A. Nguyen, and S. Su, J. Comput. Chem. 14, (1993), p. 1347. https://doi.org/10.1002/jcc.540141112.
[39] M. Frisch, G.W. Trucks, H.B. Schlegel, G.E. Scuseria, M.A. Robb, J.R. Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, B. Mennucci, and G. Petersson, Gaussian 09, revision D. 01. 2009, Gaussian, Inc., Wallingford CT.
[40] D. Olegovich Bokov, A.T. Jalil, F.H. Alsultany, M.Z. Mahmoud, W. Suksatan, S. Chupradit, M.T. Qasim, and P. Delir Kheirollahi Nezhad, Molecular Simulation. 48, (2022), p. 438. https://doi.org/10.1080/08927022.2021.2025234.
[41] J. Tomasi, and M. Persico, Chem. Rev. 94, (1994), p. 2027. https://doi.org/10.1021/cr00031a013.
[42] P. Singla, M. Riyaz, S. Singhal, and N. Goel, Phys. Chem. Chem. Phys. 18, (2016), p. 5597. https://doi.org/10.1039/C5CP07078C.
[43] H.K. Hussein, N.M. Aubead, H.H. Kzar, Y.S. Karim, A.H. Amin, M.E. Al-Gazally, T.I. Ahmed, M.A. Jawad, A.T. Hammid, and A.T. Jalil, Diabetology & Metabolic Syndrome. 14, (2022), p. 74. https://doi.org/10.1186/s13098-022-00844-7.
[44] A. Soltani, M.T. Baei, E.T. Lemeski, S. Kaveh, and H. Balakheyli, J. Phys. Chem. Solids. 86, (2015), p. 57. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2015.06.008.
[45] M.K. Hazrati, Z. Javanshir, and Z. Bagheri, J. Mol. Graphics Modell. 77, (2017), p. 17. https://doi.org/10.1016/j.jmgm.2017.08.003.
[46] S. Chupradit, M.K. Nasution, H.S. Rahman, W. Suksatan, A.T. Jalil, W.K. Abdelbasset, D. Bokov, A. Markov, I.N. Fardeeva, and G. Widjaja, Anal. Biochem. 654, (2022), p. 114736. https://doi.org/10.1016/j.ab.2022.114736.
