نانوصفحات گرافن اکسید به عنوان حامل های دارویی بورتزومیب در یک سیستم دارورسانی هدفمند: رویکردی جدید برای درمان سرطان

این مطالعه برای اولین بار بر روی برهمکنش داروی ضد سرطان بورتزومیب و نانو گرافن اکسید توسط محاسبات مکانیک کوانتومی با استفاده از نظریۀ تابعیت چگالی و محاسبات  nbo  با سطح تئوری  b3lyp/6-311+g**  و مکانیک مولکولی با روش مونت کارلو در میدان های نیروی amber, opls, charmm (bio), mm+ در گستره ای از دما ( 316-298کلوین) و حلال آب انجام شده است. محاسبات نشان داده است که در نانو گرافن اکسیدی، گروه های هیدروکسیل و اپوکسی با گروه عاملی n-h  مولکول بورتزومیب پیوند هیدروژنی تشکیل می دهند و این در حالی است که گروه کربوکسیل در لبه های صفحۀ نانو گرافن اکسیدی بار سطحی منفی ایجاد می کند. از این رو، نانو گرافن اکسیدی به خوبی در آب و سایر حلال های قطبی پراکنده می شود و همین ساختار دوگانه دوست در مواجه با داروی بورتزومیب، آن را به عنوان یک حامل مناسب معرفی می نماید، این مهم طبق شبیه سازی های داکینگ مولکولی نیز با برقراری پیوندهای هیدروژنی دقیق و پیوندهای پای آب گریز این سیستم دارویی ملاحظه می گردد، که به سبب پیوند های هیدروژنی، دارای یک پایداری درون مولکولی بورتزومیب باگرافن اکسید و به واسطۀ پیوند های آب گریز، تثبیت و پایداری برون مولکولی این سیستم دارویی با محیط اطراف برقرار می باشد. مطابق با نتایج nbo  که مبنی بر  برهمکنش π-π گرافن اکسید و بورتزومیب است، برهمکنش های واندروالسی، یونی و هیدروژنی به دلیل حضور تعداد زیادی گروه های اکسیژن دار اتفاق می افتد که این امر تاثیر شگرفی در تثبیت داروی ضد سرطان بورتزومیب خواهد داشت. همچنین ارزیابی های پتانسیل الکتروستاتیک مولکولی  و بارهای مولیکنی با بررسی برهمکنش های الکتروستاتیک این سیستم دارویی از لحاظ اصل الکترونگاتیویته، مطلوبیت و پایداری btz-go را نشان داده و تثبیتی بر نتایج nbo  هستند. محاسبات مونت کارلو نیز نشان می دهد که نتایج مستخرج از میدان نیرو amber  بر نتایج مکانیک کوانتومی منطبق است.

graphene oxide nanosheets as bortezomib drug carriers in a targeted drug delivery system: a novel approach for cancer therapy

this study, for the first time, investigates the interaction between the anticancer drug bortezomib and graphene oxide nanoparticles using quantum mechanical calculations employing density functional theory and nbo calculations at the b3lyp/6-311+g* level of theory, as well as molecular mechanics simulations using the monte carlo method with amber, opls, charmm (bio), and mm+ force fields over a range of temperatures (298-316 k) in water solvent. calculations have shown that hydroxyl and epoxy groups in graphene oxide form hydrogen bonds with the n-h group of the bortezomib molecule, while the carboxyl group at the edges of the graphene oxide sheet creates a negative surface charge. therefore, graphene oxide is well dispersed in water and other polar solvents, and this amphiphilic structure, when faced with the bortezomib drug, introduces it as a suitable carrier. this is also observed in molecular docking simulations and molecular dynamics simulations through the establishment of precise hydrogen bonds and hydrophobic π bonds in this drug system; which, due to intramolecular hydrogen bonds of bortezomib with graphene oxide and hydrophobic bonds, provides intermolecular stabilization and stability of this drug system with the surrounding environment. according to nbo results, which are based on π-π interactions of graphene oxide and bortezomib, van der waals, ionic, and hydrogen bonding interactions occur due to the presence of a large number of oxygen-containing groups, which has a significant impact on the stabilization of the anticancer drug bortezomib. also, evaluations of the molecular electrostatic potential and molecular charges by examining the electrostatic interactions of this drug system in terms of electronegativity, desirability, and btz-go stability have shown results consistent with nbo results. monte carlo calculations also show that the results extracted from the amber force field are consistent with the results of quantum mechanics.