Chemistry Researches

Chemistry Researches

مروری بر برهم‌کنش داروهای پادسرطانی معدنی با برخی نانوساختارها با روش‌های محاسباتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران شرق، تهران، ایران
10.22036/cr.2025.472468.1256
چکیده
در این مقاله بررسی تایعی چگالی برهم‌کنش‌های بین دو داروی معدنی پادسرطان مهم، سیس پلاتین و تیتانوسن دی کلرید با نانوساختارهای گوناگون (مانند C20، B12N12 ، E@Al12 (E=C, Si) ) مرور شده است. انرژی‌های برهم‌کنش بین دو قطعه در فازهای گازی و حلال محاسبه شده‌اند. اثر برهم‌کنش بر ساختار و ویژگی‌های الکترونی و طیفی هر یک از قطعه‌ها مورد بررسی قرار گرفته است. اثر نوع حلال بر مقدارهای انرژی‌های برهم‌کنش، انرژی حلا‌ل‌پوشی، گشتاور دوقطبی ترکیب‌های ایجاد شده بررسی شده است. وابستگی این پارامترهای محاسبه شده با تابع‌های قطبیت حلال گوناگون (مانند مک رایی و ساپپان) گزارش شده است. با استفاده از ابزارهای محاسباتی مناسب مانند نظریه کوانتومی اتم‌ها در مولکول (QTAIM)، برهم‌کنش ناکوالانت (NCI) و تجزیه و تحلیل مستقل از گرادیان استوار بر تقسیم هیرشفیلد چگالی مولکولی (IGMH) برهم‌کنش‌های بین قطعه‌ها بررسی شده‌اند. میزان انتقال بار بین دو قطعه نیز به روش‌های آنالیز گسست بار (CDA) و انتقال بار بر پایه الکترون دوستی (ECT) تعیین شده‌اند.

چکیده تصویری

مروری بر برهم‌کنش داروهای پادسرطانی معدنی با برخی نانوساختارها با روش‌های محاسباتی
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Review on interactions of anticancer inorganic drugs and nano-structures by computational methods

نویسنده English

Reza Ghiasi
Department of Chemistry, East Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده English

In this paper, density functional theory studies of anticancer inorganic drugs, cisplatin and titanocene dichloride, with nano-structures have been reviewed. Interaction energy values between two fragments were computed in gas and solution phases. Interaction effect on the structure and properties of one of the fragments were investigated. Solvent effect on the interaction energy, solvation energy, dipole moment of the complexes was calculated. Dependencies of the computed values on various solvent polarity function were illustrated. Appropriated computational tools were used to explorations of the interactions between fragments, for instance, quantum theory of atoms in molecules (QTAIM), non-covalent interaction (NCI) and Independent gradient model analysis based on Hirshfeld partition of molecular density (IGMH). Charge transfer values were computed with electrophilicity-based charge transfer (ECT)and charge decomposition analysis methods.Computational investigation of the interaction of nanostructures from the carbon family such as C20 and the family of X12Y12 nanocages (X = B, Al, Y = N, P) with two families of mineral anticancer drugs, cisplatin and titanocene dichloride, showed the interactions Between the pieces in the obtained complexes, it is possible to carry the drug and then release it easily.

کلیدواژه‌ها English

anticancer inorganic drugs
nano-structures
solvent effect
polarity solvent functions
[1] I. Giacomini, E. Ragazzi, G. Pasut, M. Montopoli, Int. J. Mol. Sci. 21, 937 (2020).
[2] F.-Y. Wang, X.-M. Tang, X. Wang, K.-B. Huang, H.-W. Feng, Z.-F. Chen, Y.-N. Liu, H. Liang, Eur. J. Med. Chem. 155, 639 (2018).
[3] A. Magrez, S. Kasas, V. Salicio, N. Pasquier, J. W. Seo, M. Celio, S. Catsicas, B. Schwaller, L. Forro, Nano Lett. 6, 1121 (2006).
[4] T.-E. Wang, Y.-H. Lai, K.-C. Yang, S.-J. Lin, C.-L. Chen, P.-S. Tsai, Antioxidants 9, 723 (2020).
[5] C. Federico, J. Sun, B. Muz, K. Alhallak, P.F. Cosper, N. Muhammad, A. Jeske, A. Hinger, S. Markovina, P. Grigsby, J. K. Schwarz, A. K. Azab, Int. J. Rad. Oncol. Bio. Phys. 109, 1483 (2021).
[6] P. Norouzi, R. Ghiasi, R. Fazaeli, Russ. J. Inorg. Chem. 65, 2053 (2020).
[7] S. Prylutska, I. Grynyuk, T. Skaterna, L. Drobot, N. Slobodyanik, O. Matyshevska, Biotechnologia Acta. 13, 45 (2020).
[8] M. A. González-López, E. M. Gutiérrez-Cárdenas, C. Sánchez-Cruz, J. F. Hernández-Paz, I. Pérez, J. J. Olivares-Trejo, O. Hernández-González, Cancer Nanotechnol. 11, 4 (2020).
[9] M. Rezazadeh, R. Ghiasi, S. Jamehbozorgi, J. Struct. Chem. 59, 245 (2018).
[10] A. Bergamo, P. J. Dyson, G. Sava, Coord. Chem. Rev. 360, 17 (2018).
[11] P. D. Braddock, T. A. Connors, M. Jones, A. R. Khokhar, D. H. Melzack, M. L. Tobe, Chem. Biol. Interact. 11, 145 (1975).
[12] D. Lebwohl, R. Canetta, Eur. J. Cancer 34, 1522 (1998).
[13] N. Sadeghi, R. Ghiasi, R. Fazaeli, S. Jamehbozorgi, J. Appl. Spect. 83, 909 (2017).
[14] R. Ghiasi, N. Parseh, J. Appl. Chem. Res. 8, 25 (2014).
[15] M. Coluccia, G. Natile, Anti-Cancer Agents Med. Chem. 7, 111 (2007).
[16] N. Sadeghi, R. Ghiasi, S. Jamehbozorgi, J. Struc. Chem. 59, 1791 (2018).
[17] R. Ghiasi, N. Sadeghi, J. Chin. Chem. Soc. 64, 934 (2017).
[18] P. Köpf-Maier, H. Köpf, Chem. Rev. 87, 1137 (1987).
[19] P. Köpf-Maier, H. Köpf, Bioinorg. Chem. Struct. Bond. 70, 103 (1988).
[20] M. J. Clarke, F. Zhu, D. R. Frasca, Chem. Rev. 99, 2511 (1999).
[21] X. Chen, L. Zhou, J. Mol. Struct.: THEOCHEM. 940, 45 (2010).
[22] P. Norouzi, R. Ghiasi, Mol. Phys. 118, e1781272 (2020).
[23] R. Teuber, R. Köppe, G. Linti, M. Tacke, J. Organomet. Chem. 545–546, 105 (1997).
[24] S. Fox, J. P. Dunne, D. Dronskowski, D. Schmitz, M. Tacke., Eur. J. Inorg. Chem. 3039 (2002).
[25] K. M. Kane, P. J. Shapiro, V. A, R. Cubbon, A. L. Rheingold, Organometallics 16, 4567 (1997).
[26] M. Tacke, L. T. Allen, L. Cuffe, W. M. Gallagher, Y. Lou, O. Mendoza, H. Müller-Bunz, F. J. K. Rehmann, N. Sweeney, J. Organomet. Chem. 689, 2242 (2004).
[27] F. J. K. Rehmann, L. P. Cuffe, O. Mendoza, D. K. Rai, N. Sweeney, K. Strohfeldt, W. M. Gallagher, M. Tacke, Appl. Organomet. Chem. 19, 293 (2005).
[28] R. Ghiasi, M. Shabani, J. Appl. Chem. Res. 9, 7 (2015).
[29] J. H. Liu, L. Cao, P. G. Luo, S. T. Yang, F. Lu, H. Wang, M. J. Meziani, S. A. Haque, Y. Liu, S. Lacher, ACS Appl. Mater. Interfaces 2, 1384 (2010).
[30] T. Y. Zakharian, A. Seryshev, B. Sitharaman, B. E. Gilbert, V. Knight, L. J. Wilson, J. Am. Chem, Soc. 127, 12508  (2005).
[31] B. Chan, J. Phys. Chem. A 124, 6688 (2020).
[32] S. Prylutska, R. Panchuk, G. Gołuński, L. Skivka, Y. Prylutskyy, V. Hurmach, N. Skorohyd, A. Borowik, A. Woziwodzka, J. Piosik, Nano Res. 10, 652 (2017).
[33] D. Golberg, Y. Bando, K. Kurashima, T. Sato, Scr. Mater. 44, 1561 (2001).
[34] M. Bottini, S. Bruckner, K. Nika, N. Bottini, S. Bellucci, A. Magrini, A. Bergamaschi, T. Mustelin, Toxicol. Lett. 160, 121 (2006).
[35] S. Onsori, E. Alipour, J. Mol. Graph. Model. 79, 223 (2018).
[36] M. Shabani, R. Ghiasi, K. Zare, R. Fazaeli, Main Group Chem. 20, 345 (2021).
[37] M. B. Javan, A. Soltani, Z. Azmoodeh, N. Abdolahi, N. Gholami, RSC Adv. 6, 104513 (2016).
[38] H. Zhua, C. Zhao, Q. Cai, X. Fu, F. R. Sheykhahmad, Inorg. Chem. Commun. 114, 107808 (2020).
[39] S. Kaviani, S. Shahab, M. Sheikhi, V. Potkin, H. Zhou, Comput. Theo. Chem. 1201, 113246 (2021).
[40] M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, G. Scalman, V. Barone, B. Mennucci, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Caricato, X. Li, H. P. Hratchian, A. F. Izmaylov, J. Bloino, G. Zheng, J. L. Sonnenberg, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, T. Vreven, J. A. Montgomery, Jr., J. E. Peralta, F. Ogliaro, M. Bearpark, J. J. Heyd, E. Brothers, K. N. Kudin, V. N. Staroverov, R. Kobayashi, J. Normand, K. Raghavachari, A. Rendell, J. C. Burant, S. S. Iyengar, J. Tomasi, M. Cossi, N. Rega, J. M. Millam, M. Klene, J. E. Knox, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, R. L. Martin, K. Morokuma, V. G. Zakrzewski, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, S. Dapprich, A. D. Daniels, O. Farkas, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, J. Cioslowski, D. J. Fox, in, Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2009.
[41] R. Krishnan, J. S. Binkley, R. Seeger, J. A. Pople, J. Chem. Phys. 72, 650 (1980).
[42] A. D. McLean, G. S. Chandler, J. Chem. Phys.  72, 5639 (1980).
[43] A. J. H. Wachters, J. Chem. Phys. 52, 1033 (1970).
[44] P. J. Hay, J. Chem. Phys. 66, 4377 (1977).
[45] P. J. Hay, W. R. Wadt, J. Chem. Phys. 82, 299 (1985).
[46] A. Karton, M. A. Iron, M. E. V. D. Boom, J. M. L. Martin, J. Phys. Chem. A 109, 5454 (2005).
[47] A. Schaefer, H. Horn, R. Ahlrichs, J. Chem. Phys. 97, 2571 (1992).
[48] D. Rappoport, F. Furche, J. Chem. Phys. 133, 134105 (2010).
[49] D. Andrae, U. Haeussermann, M. Dolg, H. Stoll, H. Preuss, Theor. Chim. Acta 77, 123 (1990).
[50] Y. Zhao, D. G. Truhla, J. Phys. Chem. A 110, 5121 (2006).
[51] A. D. Becke, J. Chem. Phys. 98, 5648 (1993).
[52] J. P. Perdew, Phys. Rev. B 33, 8822 (1986).
[53] O. A. Vydrov, G. E. Scuseria, J. P. Perdew, J. Chem. Phys. 126, 154109 (2007).
[54] O. A. Vydrov, G. E. Scuseria, J. Chem. Phys. 125, 234109 (2006).
[55] S. Grimme, J. Comput. Chem. 25, 1463 (2004).
[56] O. A. Vydrov, J. Heyd, A. Krukau, G. E. Scuseria, J. Chem. Phys. 125, 074106 (2006).
[57] J. D. Chai, M. Head-Gordon, Phys. Chem. Chem. Phys. 10, 6615 (2008).
[58] J. Padmanabhan, R. Parthasarathi, V. Subramanian, P. K. Chattaraj, J. Phys. Chem. A. 111, 1358 (2007).
[59] R. G. Pearson, J. Org. Chem. 54, 1430 (1989).
[60] R. G. Parr, R. G. Pearson, J. Am. Chem. Soc. 105, 7512 (1983).
[61] P. Geerlings, F. D. Proft, W. Langenaeker, Chem. Rev. 103, 1793 (2003).
[62] R. G. Parr, L. Szentply, S. Liu, J. Am. Chem. Soc. 121, 1922 (1999).
[63] R. G. Parr, W. Yang, Density functional Theory of Atoms and Molecules, Oxford University Press, Oxford, New York, 1989.
[64] T. Lu, F. Chen, J. Comp. Chem. 33, 580 (2012).
[65] S. Liua, J. Chem. Phys. 126, 244103 (2007).
[66] E. R. Johnson, S. Keinan, P. Mori-Sánchez, J. Contreras-García, A. J. Cohen, W. Yang, J. Am. Chem. Soc. 132, 6498 (2010).
[67] T. Lu, Q. Chen, J. Comput. Chem. 43, 539 (2022).
[68] M. Xiao, T. Lu, J. Adv. Phys. Chem. 4, 111 (2015).
[69] J. Tomasi, B. Mennucci, R. Cammi, Chem. Rev. 105, 2999 (2005).
[70] P. Suppan, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 83, 495 (1987).
[71] E. G. McRae, J. Phys. Chem. 61, 562 (1957).
[72] V. Bekarek, A. Mikulecka, Collect. Czech. Chem. Commun. 43, 2879 (1978).
[73] T. Kim, H. Park, J. Mol. Graph. Model. 60, 108 (2015).
[74] Z. Kazemi, R. Ghiasi, S. Jamehbozorgi, J. Struct. Chem, 59, 1044 (2018).
[75] R. Ghiasi, A. Valizadeh, Main Group Chem. 21, 43 (2022).
[76] R. Ghiasi, R. Emami, M. V. Sofiyani, Phosphorous Sulfur Silicon Relat. Elem. 196, 751 (2021).
[77] A. Solgi, R. Ghiasi, S. Baniyaghoob, Int. Nano. Dimen. 14, 219 (2023).
[78] R. Ghiasi, A. Valizadeh, Results Chem. 5, 100768 (2023).
[79] R. Ghiasi, M. Rahimi, R. Ahmadi, J. Struct. Chem. 61, 1681 (2020).
[80] M. Shabani, R. Ghiasi, K. Zare, R. Fazaeli, Russ. J. Inorg. Chem. 65, 1726 (2020).
[81] R. Ghiasi, M. V. Sofiyani, R. Emami, Biointer. Res. Appl. Chem. 11, 12454 (2021).
[82] R. Ghiasi, M. Rahimi, Main Group Chem. 20, 19 (2021).
[83] R. Ghiasi, M. Nikbakht, A. Amiri, Inorg. Chem. Commun. 164, 112446 (2024).
 

  • تاریخ دریافت 20 مرداد 1403
  • تاریخ بازنگری 13 اسفند 1403
  • تاریخ پذیرش 14 اسفند 1403