Квантовохімічне моделювання взаємодії епірубіцину з фулереном та вуглецевою графеноподібною площиною
Creation of new "targeted delivery" drugs is one of the priority areas of pharmacology. This is especially true for oncology. Medicinal substances, in particular of the anthracycline series, immobilized on the surface of nanosized carriers for the targeted delivery of drugs to targ...
Gespeichert in:
| Datum: | 2023 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2023
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/763 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Surface |
Institution
Surface| _version_ | 1869291945669427200 |
|---|---|
| author | Дем’яненко, Є.M. Хора, О.В. Горєлов, Б.М. Семенцов, Ю.І. Терець, М.І. Гаврилюк, Н.А. Гребенюк, А.Г. Лобанов, В.В. |
| author_facet | Дем’яненко, Є.M. Хора, О.В. Горєлов, Б.М. Семенцов, Ю.І. Терець, М.І. Гаврилюк, Н.А. Гребенюк, А.Г. Лобанов, В.В. |
| author_institution_txt_mv | [] |
| author_sort | Дем’яненко, Є.M. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2024-03-25T09:24:48Z |
| description | Creation of new "targeted delivery" drugs is one of the priority areas of pharmacology. This is especially true for oncology. Medicinal substances, in particular of the anthracycline series, immobilized on the surface of nanosized carriers for the targeted delivery of drugs to target organs or target tissues, allow creating an optimal concentration of the drug in the area of therapeutic effect. The latter significantly reduces systemic toxicity by reducing the total dose and longer retention in the lesion, as well as increasing the solubility and bioavailability of drugs.
One of the promising excipients are nanocarbon materials, in particular, fullerene (C60) and original and modified graphene.
To date, the specifics of the interaction of epirubicin with a graphene-like plane (GP) and fullerene at the atomic level remain poorly understood. Therefore, the energy parameters of the interaction of HP and C60 with epirubicin in various protolytic forms, which exist at different pH values of the aqueous medium, were investigated using quantum chemistry methods.
Calculations were performed using the MOPAC2016 program using the PM6-D3H4X method, in which, in addition to taking into account hydrogen bonds, dispersion interactions are also taken into account.
Based on the analysis of the results of quantum chemical studies, the thermodynamic probability of the epirubicin adsorption process on GP is predicted in the entire pH range of the aqueous medium, as evidenced by the negative values of interaction enthalpies in all four cases. It has been found that epirubicin (protonated form) will have the greatest adsorption both on the graphene plane (-209.1 kJ/mol) and upon interaction with the fullerene molecule (-121.3 kJ/mol). |
| doi_str_mv | 10.15407/Surface.2023.15.034 |
| first_indexed | 2025-07-22T19:35:35Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-763 |
| institution | Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-02-08T08:11:37Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-7632024-03-25T09:24:48Z Quantum chemical simulation of the interaction of epirubicin with a fullerene and a carbon graphene-like plane Квантовохімічне моделювання взаємодії епірубіцину з фулереном та вуглецевою графеноподібною площиною Дем’яненко, Є.M. Хора, О.В. Горєлов, Б.М. Семенцов, Ю.І. Терець, М.І. Гаврилюк, Н.А. Гребенюк, А.Г. Лобанов, В.В. epirubicin fullerene graphene-like plane cluster approximation semi-empirical research methods епірубіцин фулерен графеноподібна площина кластерне наближення напівемпіричні методи дослідження Creation of new "targeted delivery" drugs is one of the priority areas of pharmacology. This is especially true for oncology. Medicinal substances, in particular of the anthracycline series, immobilized on the surface of nanosized carriers for the targeted delivery of drugs to target organs or target tissues, allow creating an optimal concentration of the drug in the area of therapeutic effect. The latter significantly reduces systemic toxicity by reducing the total dose and longer retention in the lesion, as well as increasing the solubility and bioavailability of drugs. One of the promising excipients are nanocarbon materials, in particular, fullerene (C60) and original and modified graphene. To date, the specifics of the interaction of epirubicin with a graphene-like plane (GP) and fullerene at the atomic level remain poorly understood. Therefore, the energy parameters of the interaction of HP and C60 with epirubicin in various protolytic forms, which exist at different pH values of the aqueous medium, were investigated using quantum chemistry methods. Calculations were performed using the MOPAC2016 program using the PM6-D3H4X method, in which, in addition to taking into account hydrogen bonds, dispersion interactions are also taken into account. Based on the analysis of the results of quantum chemical studies, the thermodynamic probability of the epirubicin adsorption process on GP is predicted in the entire pH range of the aqueous medium, as evidenced by the negative values of interaction enthalpies in all four cases. It has been found that epirubicin (protonated form) will have the greatest adsorption both on the graphene plane (-209.1 kJ/mol) and upon interaction with the fullerene molecule (-121.3 kJ/mol). Створення нових препаратів «адресної доставки» є одним із пріоритетних напрямків фармакології. Особливо це актуально при лікуванні онкологічних захворювань. Лікарські речовини, зокрема антибіотики антрациклінового ряду, іммобілізовані на поверхні нанорозмірних носіїв для адресної доставки ліків до цільових органів або тканин-мішеней, дозволяють створити оптимальну концентрацію лікарського препарату в зоні реалізації терапевтичного ефекту. Такий метод введення лікарських препаратів істотно знижує їхню системну токсичність за рахунок зменшення загальної дози і більш тривалого утримання діючої речовини в осередку ураження, а також сприяє підвищенню розчинності та біодоступності ліків. Одними із перспективних допоміжних речовин (носіїв) є нанорозмірні вуглецеві матеріали, зокрема, фулерени та графени. На сьогодні особливості взаємодії епірубіцину з графеноподібною площиною (ГП) та фулеренами на атомарному рівні залишаються маловивченими. Тому ми дослідили методами квантової хімії енергетичні параметри взаємодії ГП і фулерену (С60) з епірубіцином в різних протолітичних формах, які існують при різних значеннях рН водного середовища. Розрахунки виконували за допомогою програми MOPAC2016, використовуючи метод PM6-D3H4X, в якому, крім врахування водневих зв’язків, беруться до уваги також дисперсійні взаємодії. На основі аналізу результатів квантовохімічних досліджень передбачається термодинамічна ймовірність перебігу процесу адсорбції епірубіцину на ГП та фулерені в усьому інтервалі рН водного середовища, про що свідчать від’ємні значення ентальпій взаємодії в усіх чотирьох випадках. Встановлено, що найвищою буде теплота адсорбції епірубіцину (протонованої форми) як на графеновій площині (-209.1 кДж/моль), так і при взаємодії з молекулою фулерену (-121.3 кДж/моль). Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2023-12-03 Article Article application/pdf https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/763 10.15407/Surface.2023.15.034 Surface; No. 15(30) (2023): Surface; 34-46 Поверхность; № 15(30) (2023): Поверхня; 34-46 Поверхня; № 15(30) (2023): Поверхня; 34-46 3154-8091 3154-8083 10.15407/Surface.2023.15 uk https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/763/757 Авторське право (c) 2023 Є.M. Дем’яненко, О.В. Хора, Б.М. Горєлов, Ю.І. Семенцов, М.І. Терець, Н.А. Гаврилюк, А.Г. Гребенюк, В.В. Лобанов |
| spellingShingle | епірубіцин фулерен графеноподібна площина кластерне наближення напівемпіричні методи дослідження Дем’яненко, Є.M. Хора, О.В. Горєлов, Б.М. Семенцов, Ю.І. Терець, М.І. Гаврилюк, Н.А. Гребенюк, А.Г. Лобанов, В.В. Квантовохімічне моделювання взаємодії епірубіцину з фулереном та вуглецевою графеноподібною площиною |
| title | Квантовохімічне моделювання взаємодії епірубіцину з фулереном та вуглецевою графеноподібною площиною |
| title_alt | Quantum chemical simulation of the interaction of epirubicin with a fullerene and a carbon graphene-like plane |
| title_full | Квантовохімічне моделювання взаємодії епірубіцину з фулереном та вуглецевою графеноподібною площиною |
| title_fullStr | Квантовохімічне моделювання взаємодії епірубіцину з фулереном та вуглецевою графеноподібною площиною |
| title_full_unstemmed | Квантовохімічне моделювання взаємодії епірубіцину з фулереном та вуглецевою графеноподібною площиною |
| title_short | Квантовохімічне моделювання взаємодії епірубіцину з фулереном та вуглецевою графеноподібною площиною |
| title_sort | квантовохімічне моделювання взаємодії епірубіцину з фулереном та вуглецевою графеноподібною площиною |
| topic | епірубіцин фулерен графеноподібна площина кластерне наближення напівемпіричні методи дослідження |
| topic_facet | epirubicin fullerene graphene-like plane cluster approximation semi-empirical research methods епірубіцин фулерен графеноподібна площина кластерне наближення напівемпіричні методи дослідження |
| url | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/763 |
| work_keys_str_mv | AT demânenkoêm quantumchemicalsimulationoftheinteractionofepirubicinwithafullereneandacarbongraphenelikeplane AT horaov quantumchemicalsimulationoftheinteractionofepirubicinwithafullereneandacarbongraphenelikeplane AT gorêlovbm quantumchemicalsimulationoftheinteractionofepirubicinwithafullereneandacarbongraphenelikeplane AT semencovûí quantumchemicalsimulationoftheinteractionofepirubicinwithafullereneandacarbongraphenelikeplane AT terecʹmí quantumchemicalsimulationoftheinteractionofepirubicinwithafullereneandacarbongraphenelikeplane AT gavrilûkna quantumchemicalsimulationoftheinteractionofepirubicinwithafullereneandacarbongraphenelikeplane AT grebenûkag quantumchemicalsimulationoftheinteractionofepirubicinwithafullereneandacarbongraphenelikeplane AT lobanovvv quantumchemicalsimulationoftheinteractionofepirubicinwithafullereneandacarbongraphenelikeplane AT demânenkoêm kvantovohímíčnemodelûvannâvzaêmodííepírubícinuzfulerenomtavuglecevoûgrafenopodíbnoûploŝinoû AT horaov kvantovohímíčnemodelûvannâvzaêmodííepírubícinuzfulerenomtavuglecevoûgrafenopodíbnoûploŝinoû AT gorêlovbm kvantovohímíčnemodelûvannâvzaêmodííepírubícinuzfulerenomtavuglecevoûgrafenopodíbnoûploŝinoû AT semencovûí kvantovohímíčnemodelûvannâvzaêmodííepírubícinuzfulerenomtavuglecevoûgrafenopodíbnoûploŝinoû AT terecʹmí kvantovohímíčnemodelûvannâvzaêmodííepírubícinuzfulerenomtavuglecevoûgrafenopodíbnoûploŝinoû AT gavrilûkna kvantovohímíčnemodelûvannâvzaêmodííepírubícinuzfulerenomtavuglecevoûgrafenopodíbnoûploŝinoû AT grebenûkag kvantovohímíčnemodelûvannâvzaêmodííepírubícinuzfulerenomtavuglecevoûgrafenopodíbnoûploŝinoû AT lobanovvv kvantovohímíčnemodelûvannâvzaêmodííepírubícinuzfulerenomtavuglecevoûgrafenopodíbnoûploŝinoû |