Analysis and comparison of metal-doped on Graphene-Genistein using QM/MM calculations

• Marziyeh Choupani ^[1] ; Afshar Alihosseini ^[1] ; Majid Monajjemi ^[1] ; Hossein Sakhaeinia ^[1]
  1. [1] Islamic Azad University

     Islamic Azad University

     Irán

     
• Localización: Revista Facultad de Ingeniería: Universidad de Antioquia, ISSN-e 2422-2844, ISSN 0120-6230, Nº. 103, 2022, págs. 164-174
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Análisis y comparación de metal dopado con metal con grafeno-genisteína mediante cálculos QM / MM
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• Resumen
  • español

    La Genisteína (5,7,4’-trihidroxiisoflavona) es una isoflavona abundante en la soya y otras legumbres y actúa como modulador selectivo del receptor de estrógenos. Al probar capacidades similares entre otros flavonoides, se encontró que es un fuerte inhibidor de la topoisomerasa. Al igual que algunos medicamentos de quimioterapia, es muy tóxico para células sanas. Se evaluó la adsorción de genisteína en la superficie de grafeno exclusivo y grafeno dopado con Ni, Ti, Cr y Se mediante la teoría funcional de la densidad. Inicialmente, variamos la posición de genisteína de la superficie del grafeno prístino y decorado cambiando las distancias entre (1-5 Å) y obtuvimos el Ead y Egap. El cálculo indicó que las energías de adsorción (Ead) de genisteína prístina a grafeno con grafeno decorado con Ni, grafeno decorado con Ti y grafeno decorado con Cr y grafeno decorado con Se son: 954.984, 318.168, 797.480, 946.725, 958.154 kcal / mole, y los valores calculados de la energía de adsorción en la distancia de equilibrio (de=3.918OA.) Los datos revelan que el grafeno decorado con genisteína-Ni es la posición más favorable energéticamente. Adicionalmente, explicamos la densidad de estados (Doss) y los orbitales moleculares de frontera HOMO y LUMO para el grafeno decorado con Ni y los complejos con genisteína; se confirmó que podría lograrse una carga positiva de grafeno decorado con Ni para moléculas de nucleófilos.

  • English

    Genistein (5,7,4’-trihydroxyisoflavone) is an isoflavone abundantly found in soy and other legumes and acts as a selective estrogen receptor modulator (SERM). When testing for similar abilities among other flavonoids, it has been found to be a strong topoisomerase inhibitor. Similar to some high-dose chemotherapy drugs, it was strongly toxic to normal cells. In this study, the adsorption of genistein on the surface of exclusive graphene and Ni, Ti, Cr, and Se-doped graphene was theoretically evaluated by means of density functional theory calculation. Initially, we varied the position of genistein from the surface of pristine and decorated graphene by changing the distances between (1-5 Å) and gained the Ead and Egap for each situation. Our calculation indicated that adsorption energies (Ead) of pristine genistein to graphene with Ni decorated graphene, Ti-decorated graphene, and Cr-decorated graphene and Se-decorated graphene are: 954.984, 318.168, 797.480, 946.725, 958.154 kcal/mole, respectively, and the calculated values of adsorption energy in the equilibrium distance (de=3.9180A.) of genistein to Ni-decorated graphene reveal that apparently genistein- Ni-decorated graphene as the most energetically favorable position was correctly selected in comparison with other atom-decorated graphene. In consequence, we explain the density of states (Doss) and frontier molecular orbitals HOMO and LUMO for Ni-decorated graphene and complexes with genistein; therefore, data confirmed that a positive charge of Ni-decorated graphene for nucleophile molecules could be achieved.