بررسی تاثیر نوع و غلظت گروه‌های عاملی بر میزان جذب مولکولی داروی پاکلی‌تاکسول بر روی سطح اکسید گرافن با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکول

زمینه و هدف: پاکلی تاکسول (ptx) یکی از داروهای شناخته شده است، که به طور گسترده در شیمی درمانی طیف وسیعی از زمینه و هدف: پاکلی تاکسول (packlitaxol) یکی از داروهای شناخته شده است، که به طور گسترده در شیمی درمانی طیف وسیعی از سرطان ها مورد استفاده قرار گرفته است. اخیرا، سیستم های تحویل دارو که اغلب از مواد نانو با دقت بالا می باشند برای بهبود سرطان، مورد بررسی قرار گرفته اند. نانوساختار گرافن و مشتقات آن، (به عنوان مثال، گرافن اکسید (graphene oxide))، بدلیل سطح ویژه آنها، از نامزدهای بالقوه برای کاربردهای بیولوژیکی مانند تحویل دارو، به شمار می روند. از طرفی به علت آب گریزی گرافن، این نانوساختار در آب پخش نمی شود. با توجه به آب دوست بودن گروه های عاملی حاوی اکسیژن، ، لذا به منظور کاهش خاصیت آب گریزی گرافن، اضافه نمودن این نوع ازگروه های عاملی، مانند گروه های عاملی اپوکسی (go-o) و هیدروکسیلی (go-oh) که می توانند موجب کاهش آب گریزی نانوساختارهای کربنی شوند، مورد توجه قرار گرفته است. بنابراین در این مطالعه، جذب مولکولی داروی پاکلی تاکسول بر روی اکسید گرافن حاوی گروه های عاملی اپوکسی و هیدروکسیلی در محیط آبی و اثر نوع و غلظت این نوع از گروههای عاملی بر جذب دارو مورد بررسی قرار می گیرد. روش بررسی: از شبیه سازی دینامیک مولکولی (md)برای نشان دادن تاثیر نوع و تعداد یا غلظت گروه های عاملی بر جذب مولکول پاکلی تاکسول ، انرژی جذب، و محاسبه میانگین فاصله مولکول دارو از سطح استفاده شد. شبیه سازی با استفاده از بسته نرم افزاری لمپس (lammps) انجام شد.یافته ها: نتایج نشان می دهد، هنگامی که تعداد گروه های عاملی پوشش دهنده سطح اکسید گرافن از یک مقدار بحرانی (18%) بیشتر شود، اتم های با بار جزئی یکسان در go-oh بیشتر از go-o بوده، لذا با افزایش نیروهای دافعه، فاصله مولکول به علت تنشهای سطحی ایجاد شده در go-oh بیشتر می شود. علاوه بر این، تغییر شکل سطح منجر به افزایش فاصله ptx-go خواهد شد.نتیجه گیری: یافته های ما نشان می دهد که نوع گروه های عاملی موثر بر جذب مولکولی داروی پاکلی تاکسول بر روی سطح go، در دارو رسانی باید در نظر گرفته شود. علاوه بر این، اثر غلظت (نسبت تعداد اتمهای کربن متصل به گروه عاملی بر تعداد کل اتم های کربن گرافن) بحرانی گروه های عاملی را می توان در کاربردهای پزشکی مانند تحویل دارو مورد توجه قرار داد.

The effect of type and concentration of functional groups on the molecular adsorption of paclitaxel onto graphene oxide in the aqueous environments using molecular dynamics simulations

Background and Aim: Paclitaxol (PTX) is one of the famous drugs that has been widely used for chemotherapy of a wide spectrum of cancers. Recently, Background and Aim: Paclitaxol (PTX) is one of the wellknown drugs that has been widely used for chemotherapy of a wide spectrum of cancers. Recently, advanced drug delivery systems using nanocarriers with high selectivity have been used for cancer therapy. Graphene nanostructure and its derivatives, i.e., graphene oxide (GO), are promising candidates for biological applications, such as drug delivery, because of their high specific surface areas. Due to hydrophobicity of graphene, it is not easily dispersed in water. Therefore, functional groups are added to it. In this study, we investigated adsorption of paclitaxel (PTX) drug molecule onto graphene oxide (GO) in aqueous environment. Graphene sheets typically decorated with epoxy (GOO), and hydroxyl (GOOH) hydrophilic functional groups can reduce apparent hydrophobicity.Materials And Methods: Using molecular dynamics (MD) simulations the influence of the functional groups on adsorption of PTX anticancer drug molecules, adsorption energy, and the average distance of drug molecules from surface were evaluated. Simulations were conducted using the LAMMPS software package.Result: The results showed when the functional groups exceeded the critical value (18%), the number of atoms with the same partial charge in GOOH system were more than that of GOO surface. Therefore with an increase in the repulsion forces, the molecule distance became longer due to compressive surface stresses induced in GOOH system. Furthermore, deformation of surface will result in an increase in the distance of PTXGO.Conclusion: Our findings suggested that type of functional groups affecting adsorption of paclitaxel on GO surface was important in drug delivery system. Moreover, the critical value of functional groups can have useful medical applications as in drug delivery systems.