ارزيابي جذب سطحي داروي لوودوپا بر روي سطح گرافن و نانو مخروط كربني با استفاده از تئوري تابعي چگالي

Investigating Levodopa Adsorption on the Surface of Graphene and Carbon Nanocone by Density Functional Theory

در اين مطالعه، جذب سطحي داروي لوودوپا بر روي سطح گرافن و نانو مخروط كربني با استفاده از تئوري تابعي چگالي مورد بررسي قرار گرفت. مقادير منفي انرژي جذب سطحي، تغييرات آنتالپي جذب سطحي، تغييرات انرژي آزاد گيبس و همچنين مقادير بزرگ ثابت ترموديناميكي نشان دادند كه برهمكنش داروي لوودوپا با هر دو نانو ساختار خودبخودي، گرما زا، غير تعادلي و از لحاظ تجربي امكان پذير است. مقادير ظرفيت گرمايي ويژه و همچنين آنتالپي جذب سطحي ثابت كردند كه هر دو نانو ساختار مي‌توانند جهت ساخت حسگرهاي حرارتي جديد براي اندازه گيري لوودوپا مورد استفاده قرار گيرند. نتايج حاصل از محاسبات اوربيتال هاي مولكولي نشان داد كه ميزان گپ انرژي بعد از جذب شدن دارو بر روي سطح هر دو نانو ساختار كاهش چشمگيري پيدا كرده و اين دو نانو ساختار مي‌توانند به عنوان ماده الكتروفعال در ساخت حسگرهاي الكتروشيميايي جديد جهت اندازه گيري اين دارو مورد استفاده قرار گيرند. مقادير سختي شيميايي و ممان دو قطبي هم بعد از برهمكنش دارو با هر دو جاذب مورد بررسي قرار گرفت و نتايج حكايت از آن داشت ميزان واكنش پذيري و حلاليت دارو بعد از جذب شدن بر روي گرافن و نانو مخروط كربني افزايش قابل توجهي داشته است.

In this research, the adsorption of levodopa on the surface of graphene and carbon Nanocone was evaluated by density functional theory. for this purpose, the structures of levodopa, graphene, carbon Nano cone and their complexes were optimized geometrically. The negative values of adsorption energy, adsorption enthalpy changes, Gibbs free energy changes and positive values of thermodynamic constants proved that the adsorption process of levodopa is spontaneously, exothermic, irreversible, and experimentally feasible. The values of adsorption enthalpy changes and specific heat capacity indicated graphene and carbon nanocone can be used in the construction of novel thermal sensors for detection of levodopa. The obtained results from frontier molecular orbital calculations showed the energy gap has reduced significantly after levodopa adsorption on the surface of both adsorbents. Therefore, graphene and carbon Nanocone can be utilized as an electroactive recognition element for fabrication of novel levodopa sensitive electrochemical sensors. The values of chemical hardness and dipole moment substantiate that the reactivity and solubility of levodopa has improved after adsorbing on the surface of graphene and carbon nanocone.