ＸＹフラーレン様ナノケージへのスルファミド薬物吸着の計算量子力学的研究：詳細なＤＦＴとＱＴＡＩＭ調査

The computational quantum mechanical study of sulfamide drug adsorption onto XY fullerene-like nanocages: detailed DFT and QTAIM investigations.

• Rahman Padash
• Milad Rabbani Esfahani
• Ali Shokuhi Rad

抄録

本研究では、密度汎関数理論（DFT）と分子内原子量子論（QTAIM）計算を用いて、AlN, AlP, BN, BPを含む4つのフラーレン様ナノケージの外表面へのスルファミド系薬剤の吸着を調べました。その結果、スルファミド系薬剤は酸素原子を介してAlN, AlP, BN, BPナノケージのAl, B, P, N原子に結合し、それぞれ-47.27, -34.59, -28.13, -9.45kcal/molの放出エネルギーを持つことが明らかになった。スルファミド系薬剤がナノケージに吸着すると、最高占有分子軌道(HOMO)と最低未占有分子軌道(LUMO)のエネルギー準位が大きく変化し、その結果、バンドギャップ( )の値が減少し、導電性が向上した。この傾向は、上記のすべてのナノケージが潜在的な電子センサーであり、生物学的システムにおけるスルファミド薬物の送達のための適切な候補であることを示している。最後に、QTAIM分析は、構造的側面と電子的特性の両方のタイプについて調査した(例えば、ρ, "∇""2" , (), (), ()および()のような、記載されたナノケージへのスルファミド分子の吸着に関連した構造的側面および電子的特性の両方のタイプについて調査した。Ramaswamy H. Sarmaによって伝達された。

In the current work, the adsorption of sulfamide drug onto the exterior surface of four fullerene-like nanocages, including AlN, AlP, BN, and BP was studied by employing density functional theory (DFT) and the quantum theory of atom in the molecule (QTAIM) calculations. Our calculations revealed that the sulfamide drug connects to the Al, B, P, and N atoms of AlN, AlP, BN, and BP nanocages through the oxygen and hydrogen atoms with releasing energies of -47.27, -34.59, -28.13 and -9.45 kcal/mol, respectively. Upon the sulfamide drug adsorption onto the stated nanocages, the energy levels of the highest occupied molecular orbital (HOMO) and the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) were significantly changed, resulting in a decrease in the values of bandgap () that caused enhance in their electrical conductivity. This trend illustrated that all the stated nanocages may be potential electronic sensors as well as suitable candidates for the delivery of sulfamide drug in the biological system. Finally, The QTAIM analysis was investigated for both types of structural aspects and electronic properties (such as ρ, "∇" ^"2" , (), () and ()) associated with adsorption of sulfamide molecule on the stated nanocages. Communicated by Ramaswamy H. Sarma.