Nanostructures of PAMAM Dendrimers in Drug Delivery System for 5-Fluorouracil

Abstract

In this article, we studied five noncovalent structures for adsorption of 5 fluorouracil drug (5 FL) on poly(amidoamine) G0 generation dendrimer (PAMAMG0) carrier using M06-2X and B3LYPfunctionals. We investigate the quantum molecular descriptors and the binding and solvation energies in gas phase and aqueous solution. The energetic stability of non-bonded species (PAMAMG0/5-FL1-5) was shown through evaluation of binding free energies. The solvation free energies of PAMAMG0/5-FL1-5 are negative, indicating that the solvation process is spontaneous. We considered quantum molecular descriptors such as electrophilicity power and global hardness and found reduced toxicity of 5-FL drug near PAMAMG0 carrier as well as facilitated drug release. The AIM (Atoms In Molecule) analysis for all PAMAMG0/5-FL1-5 structures demonstrated that the pseudo-hydrogen and hydrogen bonds are essential in the functionalization of PAMAMG0 with 5-FL drug. We found thatthe structure in which 5-FL drug interacts with CO functional groups of PAMAMG0 is the most stable configuration

В этой статье мы изучили пять нековалентных структур для адсорбции лекарственного средства 5-фторурацила (5 FL) на носителе дендримеров поколения поли (амидоамина) G0 (PAMAMG0) с использованием функционалов M06-2X и B3LYP. Мы исследуем квантовые молекулярные дескрипторы и энергии связывания и сольватации в газовой фазе и водном растворе. Энергетическая стабильность несвязанных частиц (PAMAMG0 / 5-FL1-5) была показана путем оценки свободных энергий связи. PAMAMG0 / 5-FL1-5 отрицательны, что указывает на самопроизвольный процесс сольватации. Мы рассмотрели квантовые молекулярные дескрипторы, такие как мощность электрофильности и общая жесткость, и обнаружили сниженную токсичность препарата 5-FL вблизи носителя PAMAMG0, а также облегчение высвобождения лекарства. Анализ AIM (атомы в молекуле) для всех структур PAMAMG0 / 5-FL1-5 продемонстрировал, что псевдоводородные и водородные связи важны для функционализации PAMAMG0 лекарственным средством 5-FL. Мы обнаружили, что структура, в которой препарат 5-FL взаимодействует с функциональными группами CO PAMAMG0, является наиболее стабильной конфигурацией