Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmoud Tabrizchi,Hossein Farrokhpour
محمود تبریزچی (استاد مشاور) حسین فرخ پور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Soraya Abedi
ثریا عابدی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Comparison of the Base Affinity of different facets of a spherical gold nanoparticle in the adsorption of adenine and cytosine
Gold nanoparticles (GNPs) are the subject of intensive studies and applications in biology and medicine. Functionalization facilitates targeted delivery of these nanoparticles to various cell types, bioimaging, drug delivery and also detection of biomolecules such as DNA. Therefore, investigated the adsorption of DNA bases as DNA building blocks on the Au are important. In this work, the adsorption activities of different distinct surface-models of a typical spherical gold nanoparticle (Au(111), Au(100) and Au(110)) for the adsorption of the DNA bases (adenine (ADE) and cytosine (CYT)) were investigated in both gas phase and water, separately. It was found that the adsorption energy ( E ad ) and adsorption geometry of the bases depend strongly on the kind of surface-model so that the Au (110) surface show higher adsorption affinity for both the ADE and CYT in the gas phase and water. Comparison of the E ads of bases, calculated in the gas phase, with those in water showed that the electrostatic field of solvent decreases the E ads of bases especially for the Au (110) surface model. The adsorption geometry of the CYT showed strong dependency on the kind of surface model compared to ADE. Also, the calculations showed that the direction and amount of charge transfer between the base and nanoparticle strongly depends on the kind of surface model, environment and base. There is a net charge transfer from the Au (111) surface of nanoparticle to the ADE while the net charge transfer takes place from the ADE to the Au (110) and Au (100) surfaces models of nanoparticle in the gas phase. In the case of CYT, the net charge transfer is from the CYT to three surface models in the gas phase. In water environment, the direction of charge transfer between the ADE and CYT, and Au (100) was reversed. The quantum theory of atoms in molecules (QTAIM) analysis was employed to determine the bond paths between the bases and model surfaces to see how the number of bond paths and the electron density at the bond critical points (BCPs) change with the kind of surface. The infrared (IR) spectra of the bases on the model surfaces were calculated and compared with each other and the IR spectra of the isolated bases. It was found that the symmetric and unsymmetric stretching of the N-H of NH 2 group, C-H stretching of the rings and C=O stretching of bases can be used for the discrimination of the selected surface models.
در میان نانوذرات مختلف، نانوذرات طلا به دلیل داشتن خواص منحصر به فرد فیزیکی و شیمیایی در شاخه های مختلف علوم زیستی و پزشکی کاربرد دارند. به علت فعالیت بالای نانوذرات طلا و تمایل آنها در اتصال به مولکول های زیستی از نانوذرات طلای متصل شده می توان جهت ردیابی مسیر آنها در سلول ها استفاده کرد که روشی کارآمد برای تصویر برداری سلولی، دارو رسانی و شناسایی مولکول های زیستی است. در این راستا، برهمکنش بین نانوذرات طلا و مولکول های زیستی مانند بازهای DNA تبدیل به موضوع جدیدی برای پژوهش در زمینه های مختلف شده است.در این پژوهش فعالیت جذب سطوح متفاوتی از نانوذره کروی طلا ((Au (II),Au (I و(Au (III ) با شاخص های مختلف میلر شامل (111)، (100) و (110) برای جذب بازهای DNA (آدنین و سیتوزین) در فاز گاز و در حضورآب به عنوان حلال (فاز مایع) به طور جداگانه بررسی گردید و مشخص شد که انرژی جذب و هندسه جذب بازهای آدنین و سیتوزین به شدت به نوع مدل سطح بستگی دارد. به طوری که انرژی جذب آدنین و سیتوزین بر روی سطح(Au (III نسبت به سطوح دیگر در هر دو فاز گاز و مایع بیشتر است. مقایسه ی انرژی جذب بازهای DNA محاسبه شده به خصوص برای مدل سطح (Au (III نشان می دهد که میدان الکترواستاتیک حلال باعث کاهش انرژی های جذب در فاز مایع نسبت به فاز گاز می شود. هندسه جذب سیتوزین در مقایسه با آدنین نیز وابستگی بیشتری به نوع مدل سطح نشان داده است. همچنین محاسبات نشان می دهد که جهت و میزان انتقال بار بین بازهای DNA و نانوذره به شدت وابسته به نوع مدل سطح، محیط فاز و باز آلی است. نتایج انتقال بار در فازگاز برای آدنین بیانگر آن است که در سطح (Au (I نانوذره طلا، انتقال بار از سمت سطح به آدنین بوده در حالی که در سطوح(Au (II و (Au (III نانوذره، انتقال بار از سمت آدنین به سطوح بوده است. جهت انتقال بار در فاز گاز برای سیتوزین از سمت سیتوزین به هر سه مدل سطح صورت گرفته است. در حضور آب جهت انتقال بار بین بازهای آدنین، سیتوزین و سطح (Au (II تغییر یافت و نسبت به فاز گاز معکوس گردید. برای تعیین مسیر های پیوند بین باز های آدنین، سیتوزین و سطوح نانوذره طلا از تجزیه و تحلیل نظریه کوانتومی اتم ها در مولکول ها (QTAIM) استفاده و مشخص شد که تعداد مسیر های پیوند و چگالی الکترون در نقاط بحرانی پیوند (BCP) به مورفولوژی سطح وابسته می باشد. طیف های IR مربوط به آدنین و سیتوزین تنها و همچنین آدنین و سیتوزین در حال برهمکنش با سطوح مورد نظر محاسبه گردید و مقایسه آنها نشان داد که با استفاده از نوارهای ارتعاشی مربوط به ارتعاش کششی پیوند C=O، پیوندهای C-H حلقه و ارتعاش های کششی متقارن و نامتقارن N-H گروه NH 2 می توان تفاوت میان جذب مولکول بر روی هر سطح نانوذره را دنبال کرد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی