دوره 34، شماره 2 - ( اردیبهشت 1402 )
جلد 34 شماره 2 صفحات 108-98 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Hamedani S. THEORICAL INVESTIGATION OF ADSORPTION OF ANTI-PARKINSON'S DRUG LEVODOPA ON THE B12N12 NANOCAGE SURFACE AS A DRUG DELIVERY VEHICLE: A QUANTUM CHEMICAL STUDY. Studies in Medical Sciences 2023; 34 (2) :98-108
URL: http://umj.umsu.ac.ir/article-1-5904-fa.html
URL: http://umj.umsu.ac.ir/article-1-5904-fa.html
همدانی شهلا. بررسی نظری جذب داروی ضد پارکینسون لوودوپا بر سطح نانوقفس نیترید بور B12N12 به‌عنوان دارورسان: یک مطالعه شیمیایی کوانتومی. مجله مطالعات علوم پزشکی. 1402; 34 (2) :98-108
استادیار، گروه علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد ابهر، ابهر، ایران ، sh_hamedani2004@yahoo.com
چکیده: (1508 مشاهده)
پیش‌زمینه و هدف: در سال‌های اخیر، توسعه نانوحامل‌ها به‌خصوص، نانوساختارهای نیترید بور برای دارورسانی هدفمند توجه زیادی را به خود جلب کرده است. دو عامل بی‌ثباتی شیمیایی و پایداری ساختاری نانوقفس‌های نیترید بور (Boron Nitride Nanocages) موجب شده که این مواد به‌عنوان حامل‌های دارویی مفید باشند. نانوقفس‌ها با تغییر خصوصیات فارماکوکینتیک دارو و آهسته رهش کردن دارو باعث بهبود عملکرد دارو و کاهش عوارض جانبی آن می‌شوند. در این پژوهش، با استفاده از مطالعه نظری، برهمکنش داروی لوودوپا با نانوقفس نیترید بور و امکان تشکیل کمپلکس پایدار بین آن‌ها بررسی شد.
مواد و روش کار: پژوهش حاضر باهدف بررسی عملکرد نانوقفس نیترید بور(B12N12) برای جذب لوودوپا (Levodopa, LD) با استفاده از محاسبات کوانتومی تئوری تابعیت چگالی و نرم‌افزار گوسین 09در سطح محاسباتی B3LYP/6-31G(d,P)انجام شد.
یافته‌ها: با استفاده از ساختارهای بهینه پارامترهای مربوط به فعالیت شیمیایی نظیر شکاف انرژی، سختی شیمیایی، پتانسیل شیمیایی، نمودارهای چگالی حالت، اندیس‌های واکنش‌پذیری، توابع ترمودینامیکی و انرژی جذب محاسبه و نتایج بررسی شدند. انرژی جذب برای پایدارترین پیکربندی برابر 49/47- (کیلوکالری بر مول) اندازه‌گیری شد. توزیع بار الکترونی نیز نشان‌دهنده پیوستگی ابرهای الکترونی بین دارو و نانو قفس بود.
بحث و نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد خواص الکترونی نانوقفس به حضور مولکول حساس بوده، طوری که شکاف انرژی نانوقفس 8/35% بعد از جذب مولکول کاهش پیدا کرده است. نتایج آنالیز بار بین دو مولکول نشان داد که مهم‌ترین انتقال بار از جفت الکترون اربیتال غیرپیوندی اکسیژن مولکول به اوربیتال ضد پیوندی‌اتم بور نانوقفس انجام شده است. هم‌چنین تجزیه‌وتحلیل توابع ترمودینامیکی نشان داد که کمپلکس تشکیل‌شده پایدار است. بر اساس یافته‌های این پژوهش به نظر می‌رسد نانوقفس نیترید بور را می‌توان به‌عنوان حامل داروی لوودوپا در سیستم‌های زیستی استفاده کرد.
مواد و روش کار: پژوهش حاضر باهدف بررسی عملکرد نانوقفس نیترید بور(B12N12) برای جذب لوودوپا (Levodopa, LD) با استفاده از محاسبات کوانتومی تئوری تابعیت چگالی و نرم‌افزار گوسین 09در سطح محاسباتی B3LYP/6-31G(d,P)انجام شد.
یافته‌ها: با استفاده از ساختارهای بهینه پارامترهای مربوط به فعالیت شیمیایی نظیر شکاف انرژی، سختی شیمیایی، پتانسیل شیمیایی، نمودارهای چگالی حالت، اندیس‌های واکنش‌پذیری، توابع ترمودینامیکی و انرژی جذب محاسبه و نتایج بررسی شدند. انرژی جذب برای پایدارترین پیکربندی برابر 49/47- (کیلوکالری بر مول) اندازه‌گیری شد. توزیع بار الکترونی نیز نشان‌دهنده پیوستگی ابرهای الکترونی بین دارو و نانو قفس بود.
بحث و نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد خواص الکترونی نانوقفس به حضور مولکول حساس بوده، طوری که شکاف انرژی نانوقفس 8/35% بعد از جذب مولکول کاهش پیدا کرده است. نتایج آنالیز بار بین دو مولکول نشان داد که مهم‌ترین انتقال بار از جفت الکترون اربیتال غیرپیوندی اکسیژن مولکول به اوربیتال ضد پیوندی‌اتم بور نانوقفس انجام شده است. هم‌چنین تجزیه‌وتحلیل توابع ترمودینامیکی نشان داد که کمپلکس تشکیل‌شده پایدار است. بر اساس یافته‌های این پژوهش به نظر می‌رسد نانوقفس نیترید بور را می‌توان به‌عنوان حامل داروی لوودوپا در سیستم‌های زیستی استفاده کرد.
نوع مطالعه: پژوهشي(توصیفی- تحلیلی) |
موضوع مقاله:
داروسازی
فهرست منابع
1. Karimi M, Ghasemi A, Sahandi-Zangabad P, Rahighi R, Moosavi Basri SM, Mirshekari H, et al. Smartmicro/nanoparticles in stimulus-responsive drug/gene delivery systems. Chem Soc Rev 2016; 45:1457-1501.
https://doi.org/10.1039/C5CS00798D [DOI:10.1039/c5cs00798d] [PMID] [PMCID]
2. Mohr S, Pochet P, Amsler M, Schaefer B, Sadeghi A, Genovese L, et al. Boron aggregation in the ground states of boron-carbon fullerenes. Phys Rev B Condens Matter 2014; 89: 041404.
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.89.041404 [DOI:10.1103/physrevb.89.041404]
3. Bertrand N, Leroux JC. The journey of a drug-carrier in the body: an anatomo-physiological perspective. J Control Release. 2012; 161:152-163. [DOI:10.1016/j.jconrel.2011.09.098] [PMID]
4. Karimi M, Ghasemi A, Sahandi Zangabad P, Rahighi R, Moosavi Basri SM, Mirshekari H, et al. Smart micro/nanoparticles in stimulus-responsive drug/gene delivery systems. Chem Soc Rev 2016;45:1457-1501.
https://doi.org/10.1039/C5CS00798D [DOI:10.1039/c5cs00798d] [PMID] [PMCID]
5. Nicholas RJ, Mainwood A, Eaves L. Introduction. Carbon-based electronics: fundamentals and device applications. Colloids Surf 2007:12; 22-9. [Google Scholar]
6. Rizvi SA, Saleh AM. Applications of nanoparticle systems in drug delivery technology. Saudi Pharm J 2018;26(1):64-70. [DOI:10.1016/j.jsps.2017.10.012] [PMID] [PMCID]
7. Mizusako H, Tagami T, Hattori K, Ozeki T. Active Drug Targeting of a Folate-Based Cyclodextrin-Doxorubicin Conjugate and the Cytotoxic Effect on Drug‐Resistant Mammary Tumor Cells In Vitro. J Pharm Sci 2015;9:2934-40. [DOI:10.1002/jps.24428] [PMID]
8. Abd El-Mageed HR, Mustafa FM, Abdel-Latif, Mahmoud K. Boron nitride nanoclusters, nanoparticles and nanotubes as a drug carrier for isoniazid anti-tuberculosis drug, computational chemistry approaches. J Biomol Struct 2022;40(1):226-35. [DOI:10.1080/07391102.2020.1814871] [PMID]
9. Javan MB, Soltani A, Azmoodeh Z, Abdolahi N, Gholami N. A DFT study on the interaction between 5-fluorouracil and B12N12 nanocluster. RSC Adv 2016;6:104513-21.
https://doi.org/10.1039/C6RA18196A [DOI:10.1039/c6ra18196a]
10. Zhang X, Ng HLH, Lu A, Lin C, Zhou L, Lin G, Zhang y. Drug delivery system targeting advanced hepatocellular carcinoma: Current and future. Nanomed Nanotech Biol Med 2016;12(4):853-69. [DOI:10.1016/j.nano.2015.12.381] [PMID]
11. Oku T, Kuno M, Kitahara H, Nartia I. Formation, atomic structures, and properties of boron nitride and carbon nanocage fullerene materials. Int J Inorg Mater.2001;3:597-612.
https://doi.org/10.1016/S1466-6049(01)00169-6 [DOI:10.1016/s1466-6049(01)00169-6]
12. Onsori S, Alipour E, A computational study on the cisplatin drug interaction with boron nitride nanocluster. J Mol Graph 2018;79:223-29. [DOI:10.1016/j.jmgm.2017.12.007] [PMID]
13. Patel AB. Jimenez-Shahed J. Profile of inhaled levodopa and its potential in the treatment of Parkinson's disease: evidence to date. Neuropsychiatr Dis Treat 2018;14:2955-64.
https://doi.org/10.2147/NDT.S147633 [DOI:10.2147/ndt.s147633] [PMID] [PMCID]
14. Yoosefian M, Rahmanifar E, Etminan N. Nanocarrier for levodopa Parkinson therapeutic drug; comprehensive benserazide analysis. Artif Cells Nanomed Biotechnol 2018;46:434-46. [DOI:10.1080/21691401.2018.1430583] [PMID]
15. Lopez T, QuintanaP, Martinez JM, Esquivel D. Stabilization of dopamine in nanosilica sol-gel matrix to be used as a controlled drug delivery system. J Non-Cryst Solids 2007;353:987-9. [DOI:10.1016/j.jnoncrysol.2006.12.083]
16. Edwin B, Joe IH. Vibrational spectral analysis of anti-neurodegenerative drug Levodopa: A DFT study. J Mol Struct 2013;1034 119-27. [DOI:10.1016/j.molstruc.2012.09.004]
17. Curt RF. Will embryonic stem cells be a useful source of dopamine neurons for transplant into patients with Parkinson's disease? Proc Natl Acad Sci U S A 2002; 99:1755-7. [DOI:10.1073/pnas.062039699] [PMID] [PMCID]
18. Frisch E, Hratchian HP, Dennington II RD, Keith TA, Millam J, Nielsen AB, Holder AJ, Hiscocks J. GaussView Version 5.0.8, Gaussian, Inc, 2009.
19. Frisch MJ, Trucks GW, Schlegel HB, Scuseria GE, Robb MA, Cheeseman JR, Scalmani G, Barone V, Mennucci B, Petersson GA, Nakatsuji H. Gaussian 09, Revis. B. 01, Gaussian. Inc., Wallingford CT. 2009:1-20. [URL]
20. Parr RG. Density functional theory of atoms and molecules. Horizons of quantum chemistry. Springer.1980; 5-15. [DOI:10.1007/978-94-009-9027-2_2]
21. Shadi M, Hamedani Sh. A DFT approach to the adsorption of the Levodopa anti-neurodegenerative drug on pristine and Al-doped boron nitride nanotubes as a drug delivery vehicle. Struct Chem 2023; 34(3):905-14. [DOI:10.1007/s11224-022-02050-7]
22. Shahab S, Filippovich L, Sheikhi M, Kumar R, Dikusar E, Yahyaei H, et al. Polarization, excited states, trans-cis properties and anisotropy of thermal and electrical conductivity of the 4 (phenyldiazenyl)aniline in PVA matrix. J Mol Struct 2017;1141:703-9. [DOI:10.1016/j.molstruc.2017.04.014]
23. Wang Q, Zhang P, Ansari MJ, Aldawsari MF, Alalaiwe AS, et al. Electrostatic interaction assisted Ca-decorated C20 fullerene loaded to anti-inflammatory drugs to manage cardiovascular disease risk in rheumatoid arthritis patients. J Mol Liq 2022;350:118564. [DOI:10.1016/j.molliq.2022.118564]
24. Felegari Z, Hamedani Sh. Adsorption Properties and Quantum Molecular Descriptors of the Anticancer Drug Cytophosphane on the Armchair Single-Walled Carbon Nanotubes: A DFT study. Lett Org Chem 2022;19(11):1034-41. [DOI:10.2174/1570178619666220509095156]
25. Pearson RG. The principle of maximum hardness. Acc Chem Res 1993;26:250-5. [DOI:10.1021/ar00029a004]
26. Cao Y, Khan A, Mirzaei H, Khandoozi SR, Javan M, et al. Investigations of adsorption behavior and anti-cancer activity of curcumin on pure and platinum-functionalized B12N12 nanocages. J Mol Liq 2021; 334:116516. [DOI:10.1016/j.molliq.2021.116516]
27. Vessally E, Esrafili MD, Nurazar R, Nematollahi P, Bekhradnia A. A DFT study on electronic and optical properties of aspirin-functionalized B12N12 fullerene-like nanocluster. Str Chem 2017;28:735-48. [DOI:10.1007/s11224-016-0858-y]
28. Bahrami A, Seidi Sh, Baheri T, Aghamohammad M. A first-principles study on the adsorption behavior of amphetamine on pristine, P- and Al-doped B12N12 nano-cages. Superlattices Microstruct 2013;64:265-73. [DOI:10.1016/j.spmi.2013.09.034]
29. Hamedani Sh, Hamedani E. Boron Nitride Nanotubes as Novel Vectors for Drug Delivery of Amino Acids: A First Principles Simulation. Chinese J Struct Chem 2017;9:1562-7. [URL]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
