فرمت فایل : word(قابل ویرایش)تعداد صفحات133
چکیده
بیماری پارکینسون یک بیماری دستگاه عصبی مرکزی، در بزرگسالان است. این بیماری هنگامی رخ میدهد که نواحی خاصی از مغز، توانایی خود را در تولید دوپامین (یکی از ناقلین عصبی در مغز) از دست میدهند. لوودوپا موثرترین دارو برای درمان بیماری پارکینسون است. این دارو در بدن به دوپامین تبدیل شده و مانع از فقدان این مادهی شیمیایی میشود. در سالهای اخیر، مطالعات بسیاری روی ساختار فولرن در ترکیبهای نانوحامل دارو انجام شده است و مطالعات بسیاری در این زمینه صورت گرفت.
در این پروژه اثر نانو فولرن C60روی ساختار داروی لوودوپا مطالعه شد. محاسبات مکانیک کوانتوم در سطوح HF/6-31G* و B3LYP/6-31G*در فاز گازی، روی داروی لوودوپا و نانوحامل لوودوپا با جانشینی هالوژنهای مختلف انجام شد. بعد از بهینهسازی ساختارهای مورد نظر، ویژگیهای مختلف از قبیل سختی شیمیایی، پتانسیل شیمیایی، گاف انرژی و ممان دوقطبی، محاسبات NMRو محاسبات NBO روی ترکیبات انجام شد. فاکتورها و پارامترهای NMR از جمله : ثابتهای پوششی ایزوتروپی، جابجایی شیمیایی، جریانات آروماتیسیته و انرژی رزونانس سیستم مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین انتقالات الکترونی، ضرائب هیبریدی، میزان مشارکتپذیری اوربیتالهای pوs ، پارامترهای ساختاری و الکترونی مورد بررسی قرار گرفت. در آخر خواص اسیدی، بازی، سایتهای واکنشپذیری سیستم بررسی شد. نتایج نشان داد که با اتصال داروی لوودوپا به فولرن، میزان گاف انرژی و سختی شیمیایی کاهش یافته و پتانسیل شیمیایی و ممان دوقطبی افزایش یافته است. نانوحامل داروی لوودوپا با حفظ خواص شیمیایی دارو، واکنشپذیرتر از داروی لوودوپا شده است. افزون بر این میزان حلالیت آن در حلالهای قطبی(به عنوان مثال آب) زیادتر شده است. این نتایج میتواند در داروسازی برای این دارو و سیستمهای مشابه مورد توجه قرار گیرد.
کلید واژهها : فولرن، لوودوپا، مکانیک کوانتوم ، ممان دوقطبی
هدف
هدف از این پروژه اتصال فولرن به عنوان نانو حامل به داروی لوودوپا است که با وصل شدن فولرن به دارو، دارو تبدیل به نانوحامل داروی لوودوپا شده است. با توجه به تحقیقات کنونی در زمینهی بحث نانوحاملهای دارویی در صنایع داروسازی، در این تحقیق بر آن شدیم که با اتصال فولرن به داروی لوودوپا که یک داروی با اهمیت در درمان بیماری پارکینسون است، و تبدیل دارو به نانوحامل فولرنی دارو، خواص شیمیایی را در داروی تنها و نانوحامل دارو بررسی کنیم تا ببینیم از نظر شیمیایی، فولرن چه تاثیری بر روی دارو میگذارد.
مقدمه
نانوتکنولوژی بعنوان یک فناوری کاربردی در دهههای اخیر مورد توجه قرار گرفته است. در حال حاضر کنترل خصوصیات اجسام در مقیاس نانو، نقش مهمی در شاخه‌های مختلف علم چون فیزیک، شیمی، زیست‌شناسی، پزشکی، مهندسی و غیره دارد. آنچه امروزه به عنوان نانوتکنوژی مطرح است آشنا شدن و کنترل بسیاری از پدیدهها در ابعاد اتمی و آنگسترومی است. منظور از مقیاس نانو، ابعادی در حدود 1 تا 100 نانومتر است. ریچارد فاینمن اولین دانشمندی است که به آنچه که ما امروزه علم و فناوری نانو میگوییم اشاره کرد. کربن دارای پنج آلوتروپ است که عبارتند از : الماس، گرافیت و کربن باکی بال و کربن بیشکل و نانولوله کربنی. 60C پایدارترین حالت کربن خالص است که از 60 اتم کربن به صورت 6 ضلعی و5 ضلعی کنار هم به وجود آمده است. باکی بال در حقیقت یک مولکول با 60 اتم کربن است که هر اتم کربن با سه اتم کربن مجاور تشکیل پیوند داده است. داروی لوودوپا یک داروی موثر در درمان بیماری پارکینسون است. در این تحقیق به کمک نرم افزار 98 Gaussian و 4.1 Gaussview نخست فولرن به داروی لوودوپا متصل شده و با لیگاندهای مختلف هالوژنی فلوئور، کلر و برم ساختارهای بهینه تعیین شد. محاسبات NBO و NMR در دو روش B3LYP وHF با سری پایهی 6-31G* انجام شد. با استفاده از نتایج محاسبات NBO اطلاعاتی در مورد طول پیوند، زاویهی پیوندی و میزان مشارکتپذیری اوربیتال p و اطلاعاتی حاصل از دو سطح انرژی هومو و لومو در مورد سختی شیمیایی و ممان دوقطبی و پتانسیل شیمیایی به دست آمد. در محاسبات NMR نیز پارامترهایی چون σisoو جابجایی شیمیایی بررسی شد و سرانجام نتایج مورد بحث قرار گرفت.
عنوان
فهرست مطالب
صفحه
مقدمه
..................................................................................................................................................................................
1
فصل اول مقدمهای بر نانوتکنولوژی و فولرنها
.......................................................................................................
2
1-1- مقدمهای از نانوتکنولوژی
........................................................................................................................................
3
1-2- تعریف نانوتکنولوژی
........................................................................................................................................
3
1-3- تاریخچهی نانوتکنولوژی
........................................................................................................................................
4
1-4- مواد نانو
......................................................................................................................................
5
1-1-4- طرز تهیهی نانو مواد
........................................................................................................................................
6
1-1-1-4- قوس پلاسما
........................................................................................................................................
7
2-1-4-1- رسوبگذاری شیمیایی فاز بخار
...............................................................................................................
7
1-3-1-4-رسوبگذاری الکتریکی
................................................................................................................................
7
1-4-1- 4- سل-ژل
......................................................................................................................................................
8
1-4-1-1- 4- مزایای روش سل-ژل
........................................................................................................................
9
1-4-1-2- 4- معایب روش سل-ژل
........................................................................................................................
9
1-4-1-- 5 آسیاب کردن و سایش با حرکت گلولهها
....................................................................................................
10
1-5- علم نانو
..................................................................................................................................................................
10
1-1-5-نانوتکنولوژی مرطوب
.......................................................................................................................................
11
1-2-5- نانوتکنولوژی خشک
.......................................................................................................................................
11
1- -3-5نانوتکنولوژی محاسباتی
........................................................................................................................
11
1-6- نانو تکنولوژی علم خواص عجیب مواد
.......................................................................................................
12
1-7- مزایای نانوتکنولوژی
................................................................................................................................
13
1-8- روشهای پدید آوردن ابزارهای خیلی کوچک در ابعاد نانومتری
..........................................................................
13
1--9کاربردهای نانوتکنولوژی
.....................................................................................................................................
13
1-9--1 کاربرد نانوتکنولوژی در پزشکی
.........................................................................................................................
14
1-10—تاریخچهی کشف فولرن
................................................................................................................................
14
1- -11اطلاعات اولیه در مورد فولرنها
........................................................................................................................
15
1-12- ساختمان فولرن
....................................................................................................................
16
1-13-شیمی فولرن
.......................................................................................................................................................
17
1-14- خصوصیات وکاربردهای فولرن
...................................................................................................................
17
1-15--موارد استفاده وکاربرد فولرن
....................................................................................................................
22
1-15-1-کاربردهای فوتونیک
.............................................................................................................................
22
1-15-2- کاربرد در داروسازی و پزشکی
.....................................................................................................................
22
1-15--3استفاده در روانکاری در ابعاد نانومتری
.................................................................................................
22
1-15-4- سایر استفادهها
.....................................................................................................................................
22
1-16- تهیهی فولرنها
...............................................................................................................................................
24
1-1-16- تهیه از طریق حرارتدهی القای نمونههای کربنی
.......................................................................................
24
1-2-16- حرارتدهی از طریق مقاومت الکتریکی
....................................................................................................
25
1-3-16- تبخیر گرافیت از طریق قوس بین دو میلهی گرافیتی
..............................................................................
26
1-17- واکنشپذیری شیمیایی فولرن
....................................................................................................................
26
1-17-1- هیدروژندار شدن فولرنها
.....................................................................................................................
27
2-17-1- اکسایش فولرنها
......................................................................................................................................
28
-3-17-1 افزایش هستهخواه به فولرنها
.....................................................................................................................
28
-4-17-1 افزایش رادیکالها
.............................................................................................................................
29
-5-17-1افزایش الکتروفیلها
..............................................................................................................................
29
6-17-1- جانشینی الکتروفیلی
.....................................................................................................................................
31
7-17-1- افزایشهای متعدد
.....................................................................................................................................
31
1-18-فولرنهای درونوجهی
.....................................................................................................................................
32
1-19- علت پایداری فولرنها و فرآیند تشکیل آنها
....................................................................................................
32
فصل دوم بیماری پارکینسون و داروی لوودوپا
...........................................................................................................
34
2-1- تاریخچهی بیماری پارکینسون
....................................................................................................
35
2-2-بیماری پارکینسون
..............................................................................................................................................
35
2-3- علت بروز بیماری
...............................................................................................................................................
36
2-4- علائم بیماری
...................................................................................................................................................
36
2-5- علت بروز بیماری ونحوهی تشخیص آن
....................................................................................................
36
2-6- درمان بیماری
...................................................................................................................................................
37
2-7- داروی لوودوپا
.....................................................................................................................................
38
2-1-7- عوارض مصرف داروی لوودوپا
....................................................................................................
39
2-7-2- مزیت استفاده از لوودوپا نسبت به داروی دوپامین
.....................................................................................
39
7-2-3- نکات قابل توجه در مورد مصرف داروی لوودوپا
...................................................................................
40
7-2-4- مکانیسم و متابولیسم دارو در بدن ......................................................................................................................
40
فصل سوم شیمی کوآنتومی و روشهای محاسباتی .............................................................................................................
41
3-1- شیمی کوآنتوم و روشهای محاسباتی
.....................................................................................................
42
3-2- روشهای شیمی محاسباتی
................................................................................ .............................................
43
3-2-1- روشهای مکانیک کوآنتوم
...............................................................................................................................
43
3-2-1-1 روشهای محاسباتی آغازین (ab-initio)
...................................................................................
45
3-3- تفاوت روش نیمه تجربی و روش آغازین
.....................................................................................................
47
3-4- تابش جسم سیاه و نظریهی کوآنتوم
......................................................................................................
47
3-5- روش هارتری فاک
...............................................................................................................................
48
3-5-1- هارتری فاک محدود شده (RHF)
......................................................................................................
49
3-5-2- هارتری فاک محدود نشده (UHF)
......................................................................................................
49
3-6- تواناییهای روش هارتری فاک
......................................................................................................................
50
3-7- گوسین 98
...........................................................................................................................................................
50
3-7-1- ورودیهای گوسین 98
...............................................................................................................................
51
3-7-2- روشهای موجود گوسین 98
......................................................................................................................
52
3-7-3- سریهای پایه
........................................................................................................................................
53
3-7-3-1- توابع گوسینی
.......................................................................................................................................
54
3-7-2-3- توابع اسلیتر
................................................................................................................................................
55
3-.7-4- تفاوت توابع اسلیتری و گوسینی
......................................................................................................
55
3-7-5- معرفی علامت #
................................................................................................................................
56
3-8NMR-(رزونانس مغناطیسی هسته)
.......................................................................................................
56
-1-8-3پارامترهای رزونانس مغناطیس هستهای (NMR)
..................................................................................
57
-2-8-3 محاسبات NMR
.................................................................................................................................
57
3-9- محاسبات NBO
................................................................................................................................
58
3-10- اوربیتال اتمی طبیعی(NAO) و اوربیتال پیوند طبیعی(NBO)
........................................................................
59
فصل چهارم بحث و نتایج........................................................................................................................................................ .
62
4-1- توضیح مختصر در مورد چگونگی انجام محاسبات
..................................................................................................
63
4-2- بررسی نتایج مربوط به طول پیوند
.......................................................................................................
65
4-3- بررسی نتایج مربوط به زاویهی پیوندی C62-C64-X83 (X=F,Cl,Br) در نانوحامل دارو و C2-C4-X83 در داروی هالوژنه در دو روش HF و B3LYP و سری پایه6-31G*
......................................
67
4-4- بررسی میزان مشارکت پذیری اوربیتال p در نانوحامل دارو و داروی هالوژنه در دو روش HF وB3LYP و سری پایه6-31G*
......................................
73
4-5- نتایج حاصل از انرژی هومو- لومو در بررسی گاف انرژی در نانو حامل دارو ودارو در دو روش HFو B3LYP و سری پایه6-31G*
.........................................................................
78
4-6- بررسی نتایج حاصل از سختی شیمیایی در نانوحامل دارو و دارو در دو روش HF و B3LYP و سری پایه6-31G*
........................................................................
82
4-7- بررسی نتایج مربوط به تغییرات پتانسیل شیمیایی در نانوحامل دارو و دارو در دو روش HF وB3LYP و سری پایه6-31G*
.........................................................................
84
4-8- بررسی روند تغییرات ΔNmax در نانوحامل دارو و دارو در دو روش HF و B3LYP و سری پایه6-31G*
..............................................
86
4-9- بررسی نتایج مربوط به ممان دوقطبی در نانوحامل دارو و دارو در دو روش HF و B3LYP و سری پایه6-31G*
........................................................................
88
4-10- نتایج حاصل از بررسی فاصله ضرائب نرمال در نانوحامل دارو و دارو با استخلافهای هالوژنی F، Cl و Br در دو روش HF وB3LYP و سری پایه6-31G*
...............................................
90
4-11- نتایج مربوط به بررسی الکترونهای ظرفیتی و بار در نانوحامل دارو
...................................................................
92
4-12- نتایج مربوط برای به اثبات رساندن خاصیت الکترون کشندگی فولرن
...................................................................
95
4-13- نتایج حاصل از بررسی انرژی رزونانس انتقال* در نانو حامل دارو و دارو در روش HF و سری پایه6-31G*
........................................................................
96
4-14- نتایج حاصل از بررسی انرژی رزونانس انتقال * در نانو حامل دارو و دارو در دو روش HF و B3LYP و سری پایه6-31G*
...................................................................
99
4-15- بررسی نتایج انرژی رزونانس انتقال* در نانوحامل دارو و دارو در دو روش HF وB3LYP و سری پایه6-31G*
....................................................................
102
4-16- نتایج حاصل از بررسی NMR در نانوحامل دارو در روش HF و سری پایه6-31G*
...................................
106
4-17- بررسی میزان ضریب پوششی و جابجایی شیمیایی در Hهای فنولی متصل به حلقهی بنزن در نانوحامل دارو و دارو در دو روش HF وB3LYP و سری پایه6-31G*
...................................
114
4-18- بررسی نتایج میزان ضریب پوششی (isoσ) و جابجایی شیمیایی هیدروژن گروه کربوکسیلی متصل به حلقهی فنیل در نانوحامل دارو و دارو در دو روش HFوB3LYP و سری پایه6-31G*
..........................
117
4-19- بررسی نتایج میزان ضریب پوششی (isoσ) و جابجایی شیمیایی هیدروژنهای متصل به حلقه&a
بررسی آغازین خواص الکترونی و اوربیتالی و ساختاری داروی لوودوپا روی نانوساختار فولرین