بررسی مکانیک کوانتمی جذب داروی ضد سرطان جمسیتابین بر نانولوله های بور نیترید دوپ شده با فلز

دارورسانی نوین تدبیری برای کاسته شدن عوارض شیمی درمانی در درمان سرطان است. حامل هایی از جنس های مختلف ازجمله نانولوله های بور نیترید در دارورسانی کاربرد دارند. از این رو در این پژوهش، کاربرد نانولوله های بور نیترید دوپ شده با فلزات واسطه به عنوان حامل دارورسان برای داروی ضد سرطان جمسیتابین  بررسی شد. در این راستا جذب جمسیتابین بر نانولوله تک دیواره بور نیترید دوپ شده با فلزات آهن، کبالت و نیکل با استفاده از محاسبات مکانیک کوانتمی نظریه تابعی چگالی، در سطح نظری محاسباتی b3lyp/lanl2dz مورد بررسی قرار گرفت. انرژی جذب و پارامترهای الکترونیکی جمسیتابین در برهمکنش با نانولوله های بور نیترید دوپ شده با فلزات مطالعه شد. نتایج نشان داد که قرار دادن فلز، خواص دارورسانی نانولوله بور نیترید را بطور چشمگیری تقویت می کند. در میان نانولوله های بررسی شده، نانولوله fe-bn بیشترین انرژی جذب جمسیتابین را در فاز گازی ( kcal/mol33.21-) و نانولولهco-bn بیشترین انرژی جذب را در فاز آبی (kcal/mol 21.16-) داشت. برهمکنش بین جمسیتابین و نانولوله های بور نیترید با تحلیل انرژی پایداری و اوربیتال های ملکولی تایید شد. تحلیل اوربیتال های پیوندی طبیعی انتقال بار از جمسیتابین به نانولوله های بور نیترید را نشان داد. مطالعه ی اتم ها در مولکول تشکیل نقاط بحرانی پیوند بین جمسیتابین و نانولوله های بور نیترید دوپ شده با فلزات را تایید کرد و میزان چگالی های بار الکترونی مربوط به این نقاط با پایداری کمپلکس ها رابطه ی مستقیم دارد. برهمکنش بین جمسیتابین و فلز در نانو لوله ها دارای ماهیت الکتروستاتیک است. همچنین، تجزیه و تحلیل پارامترهای ترمودینامیکی نشان داد که کمپلکس های تشکیل شده پایدارند. مطالعه حاضر جزئیات مکانیسم برهمکنش جمسیتابین با نانولوله های بور نیترید دوپ شده با فلز را فراهم می کند و نشان می دهد که این نانوساختارها می توانند برای دارورسانی جمسیتابین مفید باشند.

study the quantum mechanics of gemcitabine anticancer drug adsorption on metal-doped boron nitride nanotubes

novel drug delivery is a strategy to mitigate the side effects of chemotherapy in cancer treatment. carriers made of different materials, such as boron nitride (bn) nanotubes, are applied in drug delivery. therefore, this study examined the application of boron nitride nanotubes doped with transition metals as a drug carrier for anticancer drug gemcitabine (gem). the gemcitabine adsorption on single-walled boron nitride nanotubes doped with iron, cobalt, and nickel was explored using quantum mechanical calculations based on density functional theory (dft) at b3lyp/lanl2dz level of theory. the adsorption energy and electronic parameters of gemcitabine were studied in interaction with metal-doped boron nitride nanotubes. the results revealed that using the metals significantly enhances the drug delivery properties of boron nitride nanotubes. among the examined nanotubes, fe-bn nanotube had the highest adsorption energy for gemcitabine in the gas phase (-33.21 kcal/mol) and co-bn nanotube had the highest adsorption energy in the aqueous phase (-21.16 kcal/mol). the interaction between gemcitabine and boron nitride nanotubes was confirmed by analyzing the stabilization energy and molecular orbitals. natural bond orbital (nbo) analysis showed charge transfer from gemcitabine to the boron nitride nanotubes. the examination of atoms in the molecules (aim) confirmed the formation of bond critical points between gemcitabine and metal-doped boron nitride nanotubes, and the electron charge densities related to these points were directly linked to the stabilization of the complexes. the interaction between gemcitabine and metals in nanotubes has an electrostatic nature. the present study provides details on the interaction mechanism of gemcitabine with metal-doped boron nitride nanotubes and demonstrates that these nanostructures can be useful in gemcitabine delivery.