پایان نامه مطالعه ی جذب داروی ضد سرطان فلورویوراسیل روی نانو ذره ی سیلیکون کربید با محاسبات کوانتومی

فهرست:

چکیده فارسی....................................................................................................................1

مقدمه..................................................................................................................................................2

فصل اول: کلّیات تحقیق

1-1- بیان مسأله............................................................................................................................................................... 4

1-2 – نانوفناوری................................................................................................................................................................4

1-2-1-تاریخچه فناوری نانو............................................................................................................................................4

1-2-2-معرفی نانو فناوری...............................................................................................................................................5

1-3- نانوپزشکی.................................................................................................................................................................7

1-3-1-تعریف نانوپزشکی.................................................................................................................................................7

1-2-2-خلاصه ای از کاربردهای نانوپزشکی................................................................................................................8

1-3- نانودارو......................................................................................................................................................................9

1-4-طراحی دارو به وسیله کامپیوتر.............................................................................................................................10

1-4-1-مقدمه...................................................................................................................................................................10

1-4-2-تکنیک های محاسباتی درطراحی و تولید دارو..........................................................................................11

1-4-3-نرم افزارهای مناسب جهت طراحی دارو.....................................................................................................12

1-5- شیمی محاسباتی..................................................................................................................................................13

1-5-1- تعریف شیمی محاسباتی.................................................................................................................................13

1-5-2-روش های محاسباتی........................................................................................................................................13

1-5-3-انواع مدل های مولکولی درشیمی محاسبات...............................................................................................14

1-5-4-مکانیک مولکولی ...............................................................................................................................................14

1-6-حمل دارو(دارورسانی نوین)..................................................................................................................................15

1-6-1-تعریف دارورسانی نوین......................................................................................................................................15

1-6-2-نانوساختارهای حامل دارو.................................................................................................................................15

1-6-3-فلرن‌ها....................................................................................................................................................................16

1-6-4-لیپوزوم‌ها...............................................................................................................................................................17

1-7-آنتی کنسر(ضدسرطان)..........................................................................................................................................18

1-7-1-تاریخچه سرطان...................................................................................................................................................18

1-7-2-تعریف سرطان.......................................................................................................................................................19

1-7-3-نحوه پیدایش سرطان .........................................................................................................................................19

1-7-4-علائم هشدار دهنده سرطان ..............................................................................................................................20

1-7-5-انواع سرطانها ........................................................................................................................................................20

1-7-6-عوامل بروز سرطان...............................................................................................................................................21

1-7-7-روشهای درمان سرطان.......................................................................................................................................21

1-7-8-داروهای ضدسرطان.............................................................................................................................................22

1-8- 5-فلورویوراسیل.......................................................................................................................................................23

1-8-1-معرفی 5-فلورویوراسیل.....................................................................................................................................23

1-8-2-خصوصیات دارویی 5-فلورویوراسیل...............................................................................................................25

1-9-کاپسیتابین................................................................................................................................................................26

1-9-1-معرفی کاپسیتابین.............................................................................................................................................26

1-10-نانوذرات...................................................................................................................................................................27

1-10-1-معرفی نانودرات.................................................................................................................................................27

1-10-2- تاریخچه نانوذرات........................................................................................................................................... 27

1-10-3-خواص نانوذرات.................................................................................................................................................27

1-10-4-روشهای ساخت نانو ذرات................................................................................................................................29

1-10-5-نانوذرات سیلیکون کربید.................................................................................................................................30

1-11 -ضرورت انجام تحقیق............................................................................................................................................31

1-12- اهداف تحقیق.........................................................................................................................................................32

1-13-متغیرهای تحقیق...................................................................................................................................................32

1-14- فرضیه های تحقیق..............................................................................................................................................33

فصل دوم: مروری بر متون گذشته

2-1-مقدمه مروری برپژوهش های  پیشین..................................................................................................34

2-2-مطالعه محاسباتی وتجربی برروی یوراسیل و5-فلورویوراسیل..........................................................................35

2-3- بررسی بر همکنش 5-فلورویوراسیل با مونت موریلونیت و ساپونیت در  طیف سنجی FT-IR...............36

2-4-مطالعه نظریه تابع چگالی برای بررسی اثرات  نانوتیوب های  کربن بر خواص داروی ضد سرطان فلورویوراسیل........................................................................................................................................................................37

2-5- مطالعه نظری برهمکنش داروی ضد سرطان فلورویوراسل با سه نانو حامل طلا،تیتانیوم اکسیدو ورقه های گرافن............................................................................................................................................................................38

2-6-گرافن به عنوان پایه ی نانوساختاری جهت سیستم رسانش دارو..................................................................38

2-7-بررسی کاربردگرافن وگرافن اکسیدبه عنوان نانوحامل هایی برای رسانش دارو.........................................40

2-8-رسانش دارو به وسیله ی سطح تیتانیوم با استفاده از نانوساختارهای زیست تخریب پذیر.....................41

2-9-توسعه فرمولاسیون نانوذره لیپوزومی برای 5-فلورویوراسیل،بررسی طراحی فرمولاسیون،فارماکوکینتیک واثربخشی..............................................................................................................................................................................42

2-10- استفاده از گرانرولهای کلسیم فسفات برای سیستم رهایش 5-فلورویوراسیل.......................................43

فصل سوم:روش های پژوهش

3-1-شیمی محاسباتی ............................................................................................................................................45

3-1-1-روش­های محاسباتی ازاساس.....................................................................................................................46

3-1-1-1-روش میدان خودسازگار هارتری- فاک...............................................................................................46

3-1-1-2- نظریه اختلال مولر- پلست...................................................................................................................47

3-1-2-روش های نیمه تجربی.................................................................................................................................47

3-1-3-روش محاسباتی مکانیک مولکولی............................................................................................................48

3-2-نظریه تابعی چگالی............................................................................................................................................49

3-3- سری پایه..........................................................................................................................................................50

3-4- نرم افزارهای مورداستفاده دراین تحقیق.....................................................................................................52

3-4-1-نرم افزار هایپرکم و گووس­ویو...................................................................................................................52

3-4-2- نرم افزار گوسین..........................................................................................................................................53

3-5-روش انجام تحقیق.............................................................................................................................................54

3-6-نتایج تحقیق.......................................................................................................................................................55

3-6-1-فلورویوراسیل..................................................................................................................................................55

3-6-2-نانوذره سیلیکون کربید.................................................................................................................................63

3-6-3-نانوذره سیلیکون کربید-5-فلورویوراسیل.................................................................................................67

فصل چهارم: تفسیر و بیان نتایج

4-1- تجزیه و تحلیل و بیان نتایج حاصل از محاسبات............................................................................................90

4-1-1-نتایج مربوط به مقادیر پوشش شیمیایی و بار مولیکن برای مولکولهای 5-فلورویوراسیل و نانوذره سیلیکون کربید بر حسب ppm..................................................................................................................................91

4-1-2-مقادیر خصوصیات بهینه­­ی مولکول­های 5-فلوئورواوراسیل و نانوذره سیلیکون کربید............................................................................................................................................................93

4-1-3-نتایج محاسبات بهینه سازی وپوشش شیمیایی و بار مولیکن ساختاراتصالی(برهمکنش)بین 5-فلورویوراسیل با نانو ذره سیلیکون کرید برحسب ppm..........................................................................................93

4-1-4- مقادیر خصوصیات بهینه ی  ساختار اتصالی مولکولهای 5-فلوئورواوراسیل با نانوذره سیلیکون کربید....................................................................................................................................................................................96

4-1-5- نتایج حاصل از انرژی اتصال ساختار های 5-فلورویوراسیل با نانو ذره سیلیکون کربید....................98

فصل پنجم: بحث و پیشنهادات

5-1-بحث و نتیجه گیری...............................................................................................................................................100

5-2- پیشنهادات..............................................................................................................................................................102

منابع...................................................................................................................................................................................104

چکیده انگلیسی ......................................................................................................................................................... 109

پیوست­ها....................................................................................................................................................................... 111

منبع:

هادی زاده،ف.،خشایار منش،ز.،1389،شیمی دارویی، مشهد: دانشگاه علوم پزشکی و خدمات بهداشتی درمانی مشهد،ص .1397

2.کاتزونگ، ب ام جی .،مسترز،س.،آنتونی ج ترورآ.،ترجمه فتح اللهی،ع.،...(و همکاران) زیر نظر جهانگیری ،م.، 1391،فارماکولوژی پایه وبالینی،تهران:کتاب ارجمند،ص.522-527

3. عبادزاده، ت.، ابراهیمی، م.،ذریه،س.،1389، کاربیدها،تهران:دانش پویان جوان

4. نقیبی،ح،.دهستانی،م،.شجاعی،ف،.1390،آشنایی با نرم افزارگوسین،کرمان:انتشارات دانشگاه کرمان.

5.کریم زاده،ف.،قاسمعلی،ا.،سالمی زاده،س.،1388، نانومواد؛ خواص، تولید و کاربرد، اصفهان:جهاددانشگاھی واحد صنعتی اصفهان

6. بوکر، ر.، بویسین، ا.، ترجمه رضایی، ا.، 1388 ، کتاب جامع نانوتکنولوژی،نشر گستر، ص.145

7. محمدی،م.، طباطبائیان،س.ح.، الیاسی،م.، روشنی،س.،1392، تحلیل مدل شکلگیری کارکردهای نظام نوآوری فناورانه نوظهورمطالعه موردی بخش نانوفناوری،فصلنامه علمی-پژوهشی سیاست علم و فناوری ،سال پنجم، شماره 4، ص.22-18

Mohammadi, M., Habibollah,S.,Elyasi, T.,Roshshan,s.,2013, Formation of Emerging

Technological Innovation System Case of Nanotechnology Sector,jour of  Vol.8,P.1-5

9.R,Seigneuric.,[etal].,2010, From Nanotechnology to Nanomedicine: Applications to Cancer Research,Current Molecular Medicine.Vol.8,p.652 – 64

 Haley, B.,Frenkel, E., 2006, Nanoparticles for Drug Delivery in Cancer Treatment. Urologic Oncology: Seminars and Original Investigations,Vol. 26, p. 64 – 57

Kinzler ,KW.,Vogelstein,B., 2002,Genetic Basis of Human Cancer,McGraw-Hill

Kurzrock, R.,Talpaz, M., 1999, Molecular Biology in Cancer Medicine,Pearson education. Harlow

Lakshmi. MS., Sherbet, GV., 1997,Genetics of Cancer: Genes Associated With Cancer Invasion, London:Metastasis and Cell Proliferation. Academic Press .

McDonald. F., Ford, C.H.G,1997,Molecular Biology of Cancer, New York:Springer-Verlag,Incorporated

 Varman.V.,Bahl,Z.,1995, Synthesis of Silicon Carbide Through the Process from Different Precurcors,Journal of Meterials scince,Vol .30, p.2693-2686

 Rowland, R.E.S., [etal]., 2005,uptake and transport of nanoparticles coated with an internalin A fragment through a Caco-2 cell monolayer,Jour.Drug Del. Sci. Tech.

Casida, M.E., 1996, Recent Developments and Applications of Modern Density Functional Theory. Theoretical and Computational Chemistry,vol.4.

Jönssona,B.,Wilkingb,N.,2014,New cancer drugs in Sweden: Assessment. implementation and access,Jour. Cancer Policy.Vol,2.P. 62-45

Hosie,K. B., [etal].,2003,A pilot study of adjuvant intraperitoneal 5-fluorouracil using 4% icodextrin as a novel carrier solution,Jour.EJSO,Vol.29,P. 260-254

Ghoshal,K., Jacob S.T., 1997, An alternative molecular mechanism of action of 5-

Fluorouracil. a potent anticancer drug, Biochemical pharmacology,vol. 53,p. 1569- 1575

 Vilinska,A., [etal].,2014,Stabilization of Silicon Carbide (SiC) micro- and nanoparticle dispersions in the presence of concentrated electrolyte,Jour. Colloid and Interface Science,Vol.423,P. 48-53

Beabera, A.R., [etal].,2007,Nanostructured SiC by chemical vapor deposition and nanoparticle impaction,Jour.Surface & Coatings Technology.Vol.202, p.871-875

Lozano,O., [etal].,2012, Effects of SiC nanoparticles orally administered in a rat model: Biodistribution toxicity and elemental composition changes in feces and organs,Jour.Toxicology and Applied Pharmacology,Vol. 264,P.232-245

Duan,W.,[etal].,2014,Synthesis and microwave absorption properties of SiC nanowires reinforcedSiOC ceramic,Jour.European Ceramic Society, Vol.34.P. 257-266

Kazukauskas,V.,[etal].,2009,Carrier transport in SiC crystals and radiation detectors as affected by defect traps and inhomogeneities,Jour.Materials Science and Engineering,Vol.165,P. 34-37

Blicharska ,B.,kupka ,T., 2002, Theoretical DFT and experimental NMR studies on

Uracil and 5- Fluorouracil,Journal of molecular structure,vol. 613,p. 153-166

Akalin,E.,Akyuz,S.,Akyuz,T.,2007,Adsorption and interaction of 5-Xuorouracil with montmorillonite and saponite by FT-IR spectroscopy,Journal of Molecular Structure.PP.834-836,477-481

Mirzaei,M.,2013,Effects of carbon nanotubes on properties of the fluorouracil anticancer drug: DFT studies of a CNT-fluorouracil compound,Int. J.Nano Dimens,Vol.3,P. 175-179

Sandoval,A. P., Orts ,J. M.,Rodes,A., Feliu,A., 2013,A comparative study of the adsorption and oxidation of L-alanine and L-serine on Au(1 0 0). Au(1 1 1) and gold thin film electrodes in acid media,Electrochimica Acta,Vol. 89,P.72-73

Goenka.S..Sant.V..Sant.Sh..2014.Graphene-based nanomaterials for drug delivery and tissue engineering.jour. Journal of Controlled Release.vol. 173 ,p. 75–88

 Liuj,J., [etal].,2013. Graphene and graphene oxide as new nanocarriers for drug delivery Applications.Jour. Acta Biomaterialia,Vol.9,P. 9243-9257

 SikSon,J., HanKim, K.,YubKwon, T., 2012,Drug delivery from titanium surface using biodegradable nanoparticle carriers,Jour. Materials Letters.vol,89.p.129–132

Thomas,.M., [etal].,2011,Development of a liposomal nanoparticle formulation of 5-Fluorouracil for parenteral administration: Formulation design. pharmacokinetics and efficacy.Jour. Journal of Controlled Release.vol. 150,p.212–219

Santos, C.,Martins,M.A.,Franke,R.,Almeida,M.M.,Costa,M.,2009,Calcium phosphate granules for use as a 5-Fluorouracil delivery system.Jour. Ceramics International.vol.35,p.1587–1594

Jiri,V., Lada,B.,Vejtech, K.,Pavel,H.,2005, Unexpectedly strong energy stabilization inside the hydrophobic core of small protein Rubredoxin mediated by aromatic residues. correlated ab initio quantum chemical calculations, Journal of the American chemical society,vol.127,no.8 , p. 2615-2619

Koch,M.C., 2001, Holthausen, A Chemist’s Guide to Density Functional Theory,Wiley-VCH Verlag GmbH.

Kohn,W., Sham,I.J.,1965,self- consistent equations including exchange and correlation effects, Physical review,vol.140,no.4A ,p. 1133-1138

Lavertu ,M., [et al.], 2003,A validated 1H NMR method for the determination of the degree of deacetylation of chitosan, Journal of pharmaceutical and biomedical analysis,vol.32, p. 1149-1158

Leszczynski, J., Kaczmarek-kedziera A.. Papadopoulos M.G.. Reis H.. Sadlej A.J.. Shukla,M., 2009, Handbook of Computational Chemistry, Springer reference,p. 2-11

Lewars, E.G.,2011,computational chemistry. Introduction to the theory and applications of molecular and quantum mechanics,second edition, Springer, p. 85-87

Li, L.,Reich,S., Robertson, J., 2005, Defect energies of graphite: Density-functional calculations,Physical Review B. vol.71. 184109-1-184109-10

Longley D, B., Harkin D, P., Johnson, P, G., 2003, 5- Fluorouracil. Mechanisms of action and clinical strategies,nature review cancer,vol. 3,                             No. 5,p. 330- 338

Terbojevich,M.,Muzzarelli,R.,2003,Handbook of hydrocolloids,chapter. Chitosan,p. 367- 376

Majeti ,N.V ., Kumar,a., 2000,A review of chitin and chitosan applications,reactive & functional polymers,vol. 46,p. 1-27

Mansori, G.A.,2002, Advance in atomic & Molecular nanotechnology, University of Illinois

March,N.H.,1992, Electron Density Theory of atoms and molecules,Academic press, p. 24

Mebi, C.A., 2011,DFT study on structure. electronic properties. and reactivity of cis-isomers of [(NC5H4-S)2Fe(CO)2],Journal of chemistry science,vol. 123,No5, p. 727-731

 Minami,S.,[et al.].,1998,Chitin and chitosan activate complement via the alternative pathway,Carbohydrate polymer,vol. 36.p. 151- 155

Mirzaei,M.,2011,Carbon doped boron phosphide nanotubes: A computational study,Jour. Mol Model,vol .7, p. 89-96

Mirzaei,M.,2013,Effects of carbon nanotube on properties of the Fluorouracil anticancer drug: DFT studies of a CNT- Fluorouracil compound,International journal of nano dimension,vol. 3,No.3,p. 175-179

Mirzaei,M.,Kalhor.,H.R., Hadipour,N.L.,201,Covalent hybridization of CNT by thymine and uracil: A computational study,J Mol Model,vol.17,p. 695-699

Mirzaei, M.,Ravi,S., Yousefi, M., 2012.,Modifying an grapheme layer by a Thymine or a Uracil nucleobase. DFT studies.,Superlattics and microstructures,vol,52, p. 306-311

Momin,N.H., 2008, Chitosan and improved pigment link jet printing on textiles, RMIT University

Parker,J. B.,Stivers,J., Dynamics of uracil and 5- Fluorouracil in DNA, 2011, Biochemistry,vol. 50, p. 612- 617

Perdew,J.P., [et al.].,2005,prescription for the density and selection of density functional approximations,more constraint statisfaction with fewer fits. Journal of chemical physics,vol. 123,No6, p. 1534-1541

Pillai, C.K.S., Paul ,W.,Sharma, C.P., 2009, chitin and chitosan polymers. chemistry. solubility and fiber formation, Progress in Polymer Science,vol.34,p.  641- 678

Politzer, P., Maksid, Z.B., 1998, Theoretical Organic Chemistry. vol.5. Theoretical  Organic  Chemistry, . Netherlands Elsevier., p. 96-101

Pradip,K.,Goydeep,D., Tripathi,V.,2004,chitin and chitosan. chemistry. properties and application,Journal of scientific industrial research,Vol. 63,p. 20-31

Ramachandran,K.T., Deepa, G.,Namboori, K., 2008,Computational chemistry and molecular modeling. Principles and applications,springer- verlag berlin Heidelberg. ISBN 13-978-3-540-77302-3. pp. 1-2

Rinauldo M. et al. . 2006. Chitin and chitosan. properties and applications,p. 603- 632

Sadlej,A. J., 1992, Medium-sized polarized basis sets for high-level correlated calculations of molecular electric properties. V. Fourth-row atoms Sn– I. Theoretical Chemistry Accounts.Vol. 81,p. 339-354