Luận án Nghiên cứu sự tương tác giữa các phân tử thuốc chứa lưu huỳnh với các cluster vàng và khả năng ứng dụng trong dẫn truyền thuốc

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC PHÂN TỬ THUỐC CHỨA LƯU HUỲNH VỚI CÁC CLUSTER VÀNG VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG DẪN TRUYỀN THUỐC

Ngành:

Hóa hữu cơ

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này tập trung nghiên cứu sự tương tác giữa các phân tử thuốc chứa lưu huỳnh với các cluster vàng nhằm tìm kiếm phương pháp giảm liều lượng và hạn chế tác dụng phụ trong điều trị ung thư. Vật liệu nano vàng (AuNPs) được quan tâm đặc biệt trong vận chuyển thuốc do các đặc tính độc đáo như độ bền cao, dễ tổng hợp, độc tính thấp và khả năng liên kết với các phân tử sinh học, giúp cải thiện hiệu quả điều trị và cho phép giải phóng thuốc khi cần thiết. Các kỹ thuật tính toán, đặc biệt là hóa học lượng tử, được sử dụng rộng rãi để kiểm tra tính chất của AuNPs và sự tương tác của chúng với các phân tử thuốc.

Mục tiêu của luận án là làm rõ bản chất tương tác (vị trí liên kết, năng lượng hấp phụ, truyền điện tích, sự thay đổi năng lượng vùng cấm, cấu trúc vùng điện tử) giữa cấu trúc nano vàng và một số thuốc chứa S, đồng thời làm sáng tỏ cơ chế giải phóng thuốc do kích thích bên trong (kiểm soát sinh học). Các tính toán DFT được sử dụng để nghiên cứu khả năng hấp phụ, giải hấp và tính chất điện tử của các cluster Au_n (n = 6, 8, 20) đối với các loại thuốc chống ung thư chứa S như 6-Mercaptopurine (6MP) và Pramipexole (PPX), cũng như cơ chế giải phóng thuốc.

Kết quả cho thấy, phân tử 6MP ưu tiên liên kết với kim loại Au thông qua nguyên tử S của nhóm thione và được ổn định bởi liên kết N-H…Au. Trong môi trường acid, thuốc tồn tại ở dạng thiol, tương tác chủ yếu là Au…H-S yếu hơn thay vì liên kết cộng hóa trị Au-S. Sự chuyển điện tích từ HOMO(6MP) sang LUMO(Au₂₀) là yếu tố chính cho liên kết hóa học. Đối với PPX, cấu hình thuận lợi nhất là tương tác giữa N của vòng thiazole và các nguyên tử Au tích điện dương. Sự giải hấp thuốc khỏi bề mặt vàng xảy ra trong môi trường acid (như các mô ung thư) hoặc khi có cystein dư thừa trong protein. Điều này nhấn mạnh tiềm năng của cấu trúc nano vàng trong vai trò chất mang và cảm biến thuốc hiệu quả trong điều kiện sinh lý, với các cluster vàng nhỏ như mô hình đơn giản nhất cho các hạt nano vàng lớn hơn.

Mục lục chi tiết:

• CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

  • 1.1 Đặt vấn đề
  • 1.2 Mục tiêu của luận án
  • 1.3 Nội dung nghiên cứu
  • 1.4 Phương pháp nghiên cứu
  • 1.5 Tính sáng tạo và tính mới

• CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

  • 2.1 Giới thiệu về hạt nano vàng
  • 2.2 Các ứng dụng sinh học của AuNPs
  • 2.2.1 Liệu pháp quang động và quang nhiệt
  • 2.2.2 Chụp ảnh tia X
  • 2.2.3 Dẫn truyền thuốc
  • 2.2.4 Cảm biến sinh học
  • 2.2.5 Hình ảnh phân tử in vivo

• CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN

  • 3.1 Phương trình sóng Schrödinger
  • 3.2 Sự gần đúng Born-Oppenheimer và nguyên lý ngoại trừ Pauli
  • 3.3 Nguyên lý biến phân
  • 3.4 Sự gần đúng Hartree-Fock
  • 3.5 Lý thuyết phiếm hàm mật độ
  • 3.6 Phương pháp tính toán

• CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

  • 4.1 Tổng quan về sự phát triển cấu trúc cluster vàng
  • 4.2 Cơ chế liên kết của các thuốc MP và PPX với cluster Au_n
  • 4.2.1 Cấu trúc và tính chất năng lượng
  • 4.2.2 Tính chất điện tử và bản chất liên kết
  • 4.3 Hiện tượng tán xạ Raman tăng cường bề mặt
  • 4.3.1 Phổ SERS của 6MP
  • 4.3.2 Phổ SERS của PPX
  • 4.4 Sự phóng thích thuốc trong tế bào
  • 4.4.1 Ảnh hưởng của các ion H⁺ đến tính ổn định của tương tác Au_n và thuốc
  • 4.4.2 Tương tác với cysteine

• CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

  • 5.1 Kết luận
  • 5.2 Kiến nghị