تثبیت داروی دوکسوروبیسین بر بستر نانو سیستم گرافن اکساید و مطالعه شبیه سازی رایانه ای (in-silico) بر آنزیم توپوایزومراز ii

مقدمه: دوکسوروبیسین یکی از داروهای ضد سرطان می باشد که مطالعات متعددی در جهت بهبود عملکرد و دارورسانی هدفمند و تبدیل آن به یک نانوداروی موثر صورت گرفته است. از اهداف این مطالعه، تثبیت داروی دوکسوروبیسین بر بستر نانو سیستم گرافن اکساید و بررسی آنالیزهای مختلف بر روی خصوصیات مربوطه در این راستا و همچنین مطالعه درون رایانه ای ( in-silico ) این دارو بر آنزیم توپوایزومراز ii بود . به منظور بررسی داروی دوکسوروبیسین بر روی بستر گرافن اکسید، در ابتدا گرافن اکسید مورد نیاز با استفاده از گرافیت و با روش هومرز 1 تهیه گردید. پس از آن، بارگذاری دارویدوکسوروبیسین با تابشدهی فراصوت بر روی آن انجام گرفته و داروی مورد نظر بر این بستر تثبیت گردید. دوکسوروبیسین هیدروکلرید نیز به عنوان استاندارد به کار برده شد.روش: جهت بررسی خصوصیات داروی تثبیت شده، از آنالیزهای ft-ir ، sem و الگوی پراش اشعه ایکس ( xrd ) استفاده گردید. جهت مطالعه برهمکنش های ملکولی ترکیب بدست آمده بر روی آنزیم توپوایزومراز ii ، از داکینگ ملکولی استفاده گردید. در همین راستا از بین 50 کلاستر در نظر گرفته برای ترکیب، کلاستر 50 ام، دارای بهترین حالت انرژی به میزان 2/9- بود. همچنین مقدار انرژی درون مولکولی، انرژی الکتروستاتیک، انرژی درونی کلی و انرژی آزاد پیچشی مربوط به آن در دمای 298.15 کلوین به ترتیب kcal/mol -6/18، -0/91 kcal/mol، kcal/mol -4/14 ، kcal/mol 3/28 گزارش گردیدند. بهترین برهمکنش ها در نتیجه پیوندهای واندروالس، هیدروژنی، هیدروژن-کربن، آلکیلی و π - آلکیلی صورت پذیرفت. در همین راستا تعداد 13 اسید آمینه در پیوند با دارو باقی ماندند.یافته ها: در بررسی طیف مادون قرمز بروز بیشتر ارتعاش کششی هیدروژنهای گروه آمین آلیفاتیکی نوع اول در موقعیت پیک های ftir شاهدی بر تثبیت دارو بر بستر گرافن بود که به دلیل آزادی عمل بیشتر هیدروژن های مربوطه و فعال تر شدن آن ها در اثر برهمکنش با بستر گرافن اکساید، افزایششدت این پیک در حالت غیر احیا دیده شد. همچنین جابجایی در مکان ارتعاش کششی گروه کربونیل در 1-cm 165 به سمت اعداد موج پایین تر در نتیجه حمله جفت الکترونهای اتم های اکسیژن به .بنیان کربونیل های مولکول های دوکسوروبیسین مشاهده گردید. بر اساس طیف های sem و fesem ، داروی تثبیت شده بر روی دو نمونه go و rgo دارای ساختار حدودا لایه ای و ناهمگن گزارش گردیدند. پس از فرآیند احیا، ساختار rgo به صورت ورقه های یکنواخت تر و صاف تر دیده شد که از دلایل آن کاهش گروه های اکسیژن در rgo بود که منجر به افزایش یکنواختی و کاهش زبری سطح می شد.

stabilization of doxorubicin drug on graphene oxide nanosystem and computer simulation study (in-silico) on topoisomerase ii enzyme

introduction doxorubicin is a well-known anticancer drug that has been the focus of numerous studies aimed at enhancing its efficacy and enabling targeted drug delivery, thereby transforming it into an effective nanomedicine. the objectives of this study included the stabilization of doxorubicin on a graphene oxide nanosystem and analyzing various properties related to this stabilization, as well as conducting in-silico studies of this drug on topoisomerase ii enzyme. to investigate the effects of doxorubicin on the graphene oxide substrate, graphene oxide was first synthesized from graphite using the hummers method. following this, doxorubicin loading was achieved by sonication, thus stabilizing the drug on the substrate. doxorubicin hydrochloride was also used as a standard.methods: to evaluate the properties of the stabilized drug, ft-ir, sem, and x-ray diffraction (xrd) analyses were employed. for studying the molecular interactions of the obtained compound with topoisomerase ii enzyme, molecular docking was utilized. among 05clusters considered for the compound, the 05th cluster exhibited the best energy state of - 9.2kcal/mol. furthermore, the intramolecular energy, electrostatic energy, overall internal energy, and torsional free energy at 92..90kelvin were reported as - 9..1kcal/mol, - 5.29kcal/mol, -90.0kcal/mol, and - 9..2kcal/mol, respectively.findings: the best interactions were attributed to van der waals, hydrogen, hydrogen-carbon, alkyl, and π-alkyl bonds. in this context, a total of 92amino acids remained in contact with the drug. in the infrared spectrum analysis, an increased intensity of the stretching vibrations of the hydrogen atoms in the first-type aliphatic amine group was observed in the ftir peaks, providing evidence for the drug's stabilization on the graphene substrate due to greater freedom of action of the relevant hydrogen atoms and their activation resulting from interaction with the graphene oxide substrate. additionally, a shift in the stretching vibration position of the carbonyl group from 915.cm⁻¹ towards lower wavenumbers was observed due to the attack of the lone pair electrons of the oxygen atoms on the carbonyl backbone of the doxorubicin molecules. according to sem and fesem spectra, the stabilized drug on both go and rgo samples exhibited a roughly layered and heterogeneous structure.