بررسی برهم کنش مولکول بنزن و یون‌های سدیم با نانولوله‌های کربنی مدل‌سازی شده به عنوان حامل‌های دارو

پژوهش های کاربردی در شیمی

مقاله 9، دوره 10، شماره 1، خرداد 1395، صفحه 73-82   

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

پویا کریمی^{* 1}؛ علی ابراهیمی²

¹استادیار شیمی فیزیک، گروه شیمی، دانشکده‌ی علوم، دانشگاه زابل، زابل، ایران

²استاد شیمی فیزیک، گروه شیمی، دانشکده‌ی علوم، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

چکیده

در این پژوهش، یک صفحه گرافنی (C102H30) به منظور مدل‌سازی بخشی از نانولوله‌های کربنی دسته صندلی با استفاده از روش‌های شیمی کوانتومی محاسبه شده است. برهمکنش‌های مولکول آروماتیک بنزن و یون‌های سدیم با نانولوله‌های کربنی مدل‌سازی شده بررسی شده تا اثرات قطر نانولوله و نوع برهم کنش بر قدرت پیوند دارو و یون‌ها با نانولوله‌ها درک شود. بررسی انرژی‌های بستگی برهم‌کنش‌های π-π و کاتیون-π با تغییر قطر خارجی نانولوله‌ها نشان می‌دهد که نانولوله‌های کربنی مدل‌سازی شده به سه شیوه در برابر مولکول بنزن و یون‌های سدیم رفتار می‌کنند که نشان دهنده‌ی ماهیّت مشابه این دو نوع برهم کنش است. نتیجه‌ها نشان می‌دهد که نانولوله‌های عامل دار شده با مولکول‌های آروماتیک و یون‌ها می‌توانند در رساندن دارو به مولکول‌های هدف به شیوه‌ی خوب و مشابهی عمل کنند و بنابراین، حامل‌های داروی مفیدی محسوب می‌شوند. هم چنین، این نانو لوله‌های کربنی عامل‌دار شده می‌توانند بدون تغییر دادن ساختار و ماهیّت داروهای متنوّع، آن‌ها را تا مولکول‌های هدف مربوط در بافت‌های آسیب دیده‌ی بدن حمل کنند.

کلیدواژه‌ها

گرافن؛ نانو لوله‌ی کربنی؛ بنزن؛ برهم‌کنش‌هایπ-π؛ برهم‌کنش‌های کاتیون-π

مراجع

[1] Geim, A.K.; Novoselov, K. S., Nature Materials, 6, 183–191, 2007.
[2] Liu, Z.; Robinson, J.T.; Sun, X.M.; et al. J. Am. Chem. Soc. 130, 10876-10877, 2008.
[3] Wang, X.; Li, Q.; Xie, J.; Jin, Z.; Wang, J.; Li, Y.; Jiang, K.; Fan, Sh.; Nano Letters, 9, No. 9, 3137–3141, 2009.
[4] Saito, Y.; Hamaguchi, K.; Hata, K.; Uchida, K.; Tasaka, Y.; Ikazaki, F.; Yumura, M.; Kasuya, A.; Nishina, Y.; Nature, 389, 554–555, 1997.
[5] Martin, C.R.; Kohli, P.; Nature Rev. Drug Discovery, 2, 29–37, 2003.
[6] Pantarotto, D.; Briand, J.P.; Prato, M.; Bianco, A.; Chem. Commun., 1, 16–17, 2004.
[7] Porter, A.E.; Gass, M.; Bendall, J.S.; et al., ACS Nano, 3, 1485–1492, 2009.
[8] Jain, S.; Thakare, V.S.; Das, M.; et al. Chem Res Toxicol, 24, 2028–2039, 2011.
[9] Crinelli, R.; Carloni, E.; Menotta, M.; et al., ACS Nano, 4, 2791–2803, 2010.
[10] Warheit, D.B.; Laurence, B.R.; Reed, K.L.; et al. Toxicol Sci, 77, 117–125, 2004.
[11] Yan, L.; Zhao, F.; Li, S.; Hu, Z.; Zhao, Y.; Nanoscale, 3, 362–382, 2011.
[12] Lundqvist, M.; Stigler, J.; Elia, G.; et al.Proc Natl Acad Sci USA, 105, 14265–14270, 2008.
[13] Ge, C.; Du, J.; Zhao, L.; et al.Proc Natl Acad Sci USA, 108, 16968–16973, 2011.
[14] Nel, A.E.; Madler, L.; Velegol, D.; et al.Nat Mater, 8, 543–557, 2008.
[15] Feazell, R.P.; Nakayama-Ratchford, N.; Dai, H.;J.Am.Chem.Soc, 129, 8438–8439, 2007.
[16] Liu, Z.; Fan, A.C.; Rakhra, K.; et al.Angew Chem Int Ed Engl. 48, 27668–7672, 2009.
[17] Balavoine, F.; Schultz, P.; Richard, C.; et al.Angew Chem Int Ed Engl. 38, 1912–1915, 1999.
[18] Zangmeister, R.A.; Maslar, J.E.; Opdahl, A.; Tarlov, M.J.;Langmuir, 23, 6252–6256, 2007.
[19] Tasis, D.; Tagmatarchis, N.; Bianco, A.; Prato, M.;Chem Rev, 106, 1105–1136, 2006.
[20] Sánchez-Pomales, G.; Santiago-Rodríguez, L.; Cabrera, C.; J.Nanosci.Nanotechnol, 9, 2175–2188, 2009.
[21] Prencipe, G.; Tabakman, S.M.; Welsher, K.; et al.J. Am. Chem. Soc, 131, 4783–4787, 2009.
[22] Nakayama-Ratchford, N.; Bangsaruntip, S.; Sun, X.; Welsher, K.; Dai, H.; J.Am. Chem. Soc, 129, 2448–2449, 2007.
[23] Liu, Z.; Tabakman, S.M.; Chen, Z.; Dai, H.; Nat. Protoc, 4, 1372–1381, 2009.
[24] Zhang, Y.; Xu, Y.; Li, Z.; et al.ACS Nano, 5, 7020–7033, 2011.
[25] Liao, X.X.; Zhang, B.C.; Wang, X.Q.; Yan, H.D.; Zhang, X.W.;Chromatographia, 73, 291–296, 2011.
[26] Kim, D.G.; Jang, M.J.; Choi, C.Y.; Kim, T.H.; Jang, M.K.; Nah, J.W.;Key Eng Mater, 469, 342–343, 2007.
[27] Frisch, M.J.; et al. Gaussian 09, Revision A.02, Gaussian, Inc., Wallingford, CT, 2009.
[28] Bachorz, R.A.; Bischoff, F.A.; Höfener, S.; Klopper, W.; Ottiger, P.; Leist, R.; Frey, J.A.; Leutwyler, S.; Phys Chem. Chem. Phys, 10, 2758–66, 2008.
[29] Roy, D.; Marianski, M.; Maitra, N.T.; Dannenberg, J.J.; J. Chem. Phys. 137, 134109–134121, 2012.
[30] Zhao, Y.; Truhlar, D. G.; Phys. Chem. Chem. Phys, 7, 2701-2705, 2005.
[31] Zhao, Y.; Truhlar, D.G.; J. Phys. Chem.A, 109, 5656-5667, 2005.
[32] Wheeler, S.E.; Houk, K.N.; J.Am.Chem.Soc, 131, 3126–3127, 2009.
[33] Bader, R.F.W.; Atoms in molecules: A Quantum Theory, Oxford University Press, Oxford, 1990.
[34] Biegler KÖnig, F.; SchÖnbohm, J.; J.Comput.Chem, 23, 1489-1494, 2002.
[35] Reed, A. E.; Curtiss, L. A.; Weinhold, F.; J. Chem. Rev. 88, 899–926, 1998.
[36] Glendening, E. D.; Reed, A. E.; Carpenter, J. E; Weinhold, F.; NBO Version 3.1.