Взаємодія доксорубіцину з вуглецевими нанотрубками
The immobilisation of medicinal substances, in particular antibiotics of the anthracycline series, on the surface of nanosized carriers for the targeted delivery of drugs to target organs or target tissues allows the creation of an optimal concentration of the drug in the area of therapeutic effect....
Gespeichert in:
| Datum: | 2024 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2024
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/784 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Surface |
Institution
Surface| _version_ | 1869291988621197312 |
|---|---|
| author | Дем’яненко, Є.M. Хора, О.В. Маркітан, О.В. Гаврилюк, Н.А. Лобанов, В.В. Горєлов, Б.М. |
| author_facet | Дем’яненко, Є.M. Хора, О.В. Маркітан, О.В. Гаврилюк, Н.А. Лобанов, В.В. Горєлов, Б.М. |
| author_institution_txt_mv | [] |
| author_sort | Дем’яненко, Є.M. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-02-04T10:40:31Z |
| description | The immobilisation of medicinal substances, in particular antibiotics of the anthracycline series, on the surface of nanosized carriers for the targeted delivery of drugs to target organs or target tissues allows the creation of an optimal concentration of the drug in the area of therapeutic effect. Doxorubicin is a drug that interacts with DNA and is a common component of chemotherapy regimens. The toxic effect of doxorubicin represents a significant challenge to the implementation of highly effective cytostatic chemotherapy, providing a compelling rationale for treatment cessation even before the attainment of a clear antitumour effect. In particular, nanoscale carbon materials, such as carbon nanotubes (CNTs), are emerging as promising auxiliary substances. Nevertheless, the particulars of the interaction between doxorubicin and CNTs at the atomic level remain insufficiently understood. It is therefore important to investigate the energy parameters of the interaction between single-walled CNTs and doxorubicin in its various protolytic forms, which exist at different pH values in aqueous media, using quantum chemistry methods. Furthermore, it is also important to investigate how the diameter of CNTs affects the adsorption properties of doxorubicin in different protolytic forms. The results of the quantum chemical calculations indicate that all values of ΔH298 for intermolecular interactions are negative, which suggests that the adsorption process for all considered protonated forms of doxorubicin on the outer surface of the nanotube is thermodynamically self-activating, irrespective of the nanotube diameter. At pH values below 7, the protonated form of doxorubicin exhibits the greatest enthalpy of adsorption on CNTs, irrespective of the diameter of the carbon nanotube fragment. As the diameter of the carbon nanotube increases, the intermolecular interaction energy rises for both the molecular and protonated forms of doxorubicin. The lowest value of the enthalpy of interaction was observed for the molecular form of doxorubicin and the smallest CNT (diameter 10 Å). Conversely, the highest value of the interaction enthalpy was recorded for the protonated form of doxorubicin and the maximum size CNT (diameter 20 Å). |
| doi_str_mv | 10.15407/Surface.2024.16.074 |
| first_indexed | 2025-07-22T19:35:43Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-784 |
| institution | Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-06-29T01:15:59Z |
| publishDate | 2024 |
| 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-7842025-02-04T10:40:31Z Interaction of doxorubicin with carbon nanotubes Взаємодія доксорубіцину з вуглецевими нанотрубками Дем’яненко, Є.M. Хора, О.В. Маркітан, О.В. Гаврилюк, Н.А. Лобанов, В.В. Горєлов, Б.М. doxorubicin carbon nanotube cluster approach semi-empirical research methods доксорубіцин вуглецева нанотрубка кластерне наближення напівемпіричні методи дослідження The immobilisation of medicinal substances, in particular antibiotics of the anthracycline series, on the surface of nanosized carriers for the targeted delivery of drugs to target organs or target tissues allows the creation of an optimal concentration of the drug in the area of therapeutic effect. Doxorubicin is a drug that interacts with DNA and is a common component of chemotherapy regimens. The toxic effect of doxorubicin represents a significant challenge to the implementation of highly effective cytostatic chemotherapy, providing a compelling rationale for treatment cessation even before the attainment of a clear antitumour effect. In particular, nanoscale carbon materials, such as carbon nanotubes (CNTs), are emerging as promising auxiliary substances. Nevertheless, the particulars of the interaction between doxorubicin and CNTs at the atomic level remain insufficiently understood. It is therefore important to investigate the energy parameters of the interaction between single-walled CNTs and doxorubicin in its various protolytic forms, which exist at different pH values in aqueous media, using quantum chemistry methods. Furthermore, it is also important to investigate how the diameter of CNTs affects the adsorption properties of doxorubicin in different protolytic forms. The results of the quantum chemical calculations indicate that all values of ΔH298 for intermolecular interactions are negative, which suggests that the adsorption process for all considered protonated forms of doxorubicin on the outer surface of the nanotube is thermodynamically self-activating, irrespective of the nanotube diameter. At pH values below 7, the protonated form of doxorubicin exhibits the greatest enthalpy of adsorption on CNTs, irrespective of the diameter of the carbon nanotube fragment. As the diameter of the carbon nanotube increases, the intermolecular interaction energy rises for both the molecular and protonated forms of doxorubicin. The lowest value of the enthalpy of interaction was observed for the molecular form of doxorubicin and the smallest CNT (diameter 10 Å). Conversely, the highest value of the interaction enthalpy was recorded for the protonated form of doxorubicin and the maximum size CNT (diameter 20 Å). 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. Доксорубіцин – лікарський препарат, що взаємодіє з ДНК і широко використовується в хіміотерапії. Токсична дія доксорубіцину часто є основним обмежувальним фактором проведення високоефективної цитостатичної хіміотерапії і буває вагомою підставою, що вимагає припинення лікування ще до отримання чіткого протипухлинного ефекту. Одними із перспективних допоміжних речовин є нанорозмірні вуглецеві матеріали, зокрема, вуглецеві нанотрубки (ВНТ). Однак, на сьогодні особливості взаємодії доксорубіцину з ВНТ на атомарному рівні залишаються маловивченими. Тому було досліджено методами квантової хімії енергетичні параметри взаємодії одностінної ВНТ з доксорубіцином в його різних протолітичних формах, які існують при різних значеннях рН водного середовища. Також важливим є дослідити, як впливає діаметр ВНТ на адсорбційні властивості доксорубіцину в різних протолітичних формах. Аналіз результатів квантовохімічних розрахунків свідчить, що всі значення ∆Н298 міжмолекулярної взаємодії є від’ємними величинами, що свідчить про термодинамічну самочинність перебігу адсорбції для всіх розглянутих протолітичних форм доксорубіцину на зовнішній поверхні нанотрубки не залежно від її діаметра. При рН<7 ентальпія адсорбції протонованої форми доксорубіцину на ВНТ є найбільшою не залежно від діаметра фрагмента вуглецевої нанотрубки. При збільшенні діаметра вуглецевої нанотрубки відбувається зростання енергії міжмолекулярної взаємодії як для молекулярної так і для протонованої форм доксорубіцину. Найнижче значення ентальпії взаємодії (‑114.8 кДж/моль) є для молекулярної форми доксорубіцину і ВНТ найменшого розміру (діаметром 10 Å). Найбільше значення ентальпії взаємодії (‑201,2 кДж/моль) має місце для протонованої форми доксорубіцину і ВНТ максимального розміру (діаметром 20 Å). Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2024-11-24 Article Article application/pdf https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/784 10.15407/Surface.2024.16.074 Surface; No. 16(31) (2024): Surface; 74-84 Поверхность; № 16(31) (2024): Поверхня; 74-84 Поверхня; № 16(31) (2024): Поверхня; 74-84 3154-8091 3154-8083 10.15407/Surface.2024.16 uk https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/784/779 Авторське право (c) 2024 Є.M. Дем’яненко, О.В. Хора, О.В. Маркітан, Н.А. Гаврилюк, В.В. Лобанов, Б.М. Горєлов |
| spellingShingle | доксорубіцин вуглецева нанотрубка кластерне наближення напівемпіричні методи дослідження Дем’яненко, Є.M. Хора, О.В. Маркітан, О.В. Гаврилюк, Н.А. Лобанов, В.В. Горєлов, Б.М. Взаємодія доксорубіцину з вуглецевими нанотрубками |
| title | Взаємодія доксорубіцину з вуглецевими нанотрубками |
| title_alt | Interaction of doxorubicin with carbon nanotubes |
| title_full | Взаємодія доксорубіцину з вуглецевими нанотрубками |
| title_fullStr | Взаємодія доксорубіцину з вуглецевими нанотрубками |
| title_full_unstemmed | Взаємодія доксорубіцину з вуглецевими нанотрубками |
| title_short | Взаємодія доксорубіцину з вуглецевими нанотрубками |
| title_sort | взаємодія доксорубіцину з вуглецевими нанотрубками |
| topic | доксорубіцин вуглецева нанотрубка кластерне наближення напівемпіричні методи дослідження |
| topic_facet | doxorubicin carbon nanotube cluster approach semi-empirical research methods доксорубіцин вуглецева нанотрубка кластерне наближення напівемпіричні методи дослідження |
| url | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/784 |
| work_keys_str_mv | AT demânenkoêm interactionofdoxorubicinwithcarbonnanotubes AT horaov interactionofdoxorubicinwithcarbonnanotubes AT markítanov interactionofdoxorubicinwithcarbonnanotubes AT gavrilûkna interactionofdoxorubicinwithcarbonnanotubes AT lobanovvv interactionofdoxorubicinwithcarbonnanotubes AT gorêlovbm interactionofdoxorubicinwithcarbonnanotubes AT demânenkoêm vzaêmodíâdoksorubícinuzvugleceviminanotrubkami AT horaov vzaêmodíâdoksorubícinuzvugleceviminanotrubkami AT markítanov vzaêmodíâdoksorubícinuzvugleceviminanotrubkami AT gavrilûkna vzaêmodíâdoksorubícinuzvugleceviminanotrubkami AT lobanovvv vzaêmodíâdoksorubícinuzvugleceviminanotrubkami AT gorêlovbm vzaêmodíâdoksorubícinuzvugleceviminanotrubkami |