Silisyum katkılı fulleren ve tek duvarlı karbon nanotüplerle guanidin taşınımı
Guanidine delivery by silicon doped fullerene and single walled carbon nanotubes
Yazar: SHOHRAT OVEZOV
Danışman: PROF. DR. CEMAL PARLAK
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Matematiksel Fizik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Ab initio = Ab initio ; Adsorpsiyon = Adsorption ; Fullerenler = Fullerenes ; İlaç taşıyıcılar = Drug carriers

Özet:
İlaç taşınımı ve sensör uygulamalarında üstün başarıları ve umut verici gelişmeleriyle katkılı ve katkısız karbon nano yapılar önemli bir yer tutmaktadır. Guanidin molekülü ve türevleri kozmetik ve tekstilden tıp ve ilaç endüstrisine kadar geniş bir uygulama alanına sahiptir.
Bu çalışmada guanidin ilaç molekülünün silisyum katkılı fulleren ve tek duvarlı karbon nanotüple etkileşimleri yoğunluk fonksiyonel teorisi kullanılarak incelenmiştir. Araştırma boyunca guanidin, silikon katkılı karbon nanoyapılar ve etkileşen moleküler yapıların fiziksel ve kimyasal özelliklerini incelemek için enerji, bağ, spektral, elektronik ve optik analizler gibi birçok çalışma yürütülmüştür. Gaz fazı ve su ortamlarında hesaplamalar yapılarak çözücü etkisi de göz önünde bulundurulmuştur. Fulleren ve nanotüp yapıları karşılaştırılarak, tüm veriler guanidin molekülünün ilaç taşınımı ve sensör uygulamalarına uygunluğu açısından gözden geçirilmiştir.
Teorik sonuçlar göz önüne alındığında, etkileşen tüm moleküler yapılarda kimyasal adsorpsiyon gözlenmiş ve su ortamı bağlanma enerjisini arttırmıştır. Ortamdan bağımsız olarak, etkileşime giren tüm moleküler yapılar için guanidin molekülünün nanoyapılar ile NH grubundan diğer etkileşim uçlarına göre daha güçlü bağlandığı ve fulleren moleküler sistemlerin nanotüplerden daha kararlı olduğu bulunmuştur. Yük akışı guanidin molekülünden silisyum katkılı fulleren ve nanotüplere doğrudur. Moleküler reaktivitenin göstergesi olan enerji bant aralığı incelendiğinde, genel olarak fulleren yapıların bant aralıklarının daralırken, nanotüplerin ise genişlediği görülmüştür. Gaz fazında SiC59…G (NH2) ve su ortamında ise SiC59…G (NH) en iletken yapılardır. Sonuç olarak, guanidin molekülü silisyum katkılı fulleren ve tek duvarlı karbon nanotüplerle ilaç taşıma, saptama ve sensör uygulamalarına aday olarak görülmektedir.

Anahtar sözcükler: Guanidin, Fulleren, Tek Duvarlı Karbon Nanotüp, Metal Katkılama, İlaç Taşınımı, Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi

Abstract:
Doped and undoped carbon nanostructures have an important place in drug delivery and sensor applications with their outstanding success and promising developments. The guanidine molecule and its derivatives have a wide range of applications, from cosmetics and textiles to the medicine and pharmaceutical industry.
In this study, the interactions of guanidine drug molecule with silicon doped fullerene and single walled carbon nanotubes were investigated by using density functional theory. During the research, many studies such as energy, bonding, spectral, electronic, and optical analyses were carried out in order to investigate the physical and chemical properties of guanidine, silicon doped carbon nanostructures, and interacted molecular structures. Calculations were performed in gas phase and water media, and the solvent effect was also taken into account. By comparing fullerene and nanotube structures, all data were evaluated for the suitability of the guanidine molecule for drug delivery and sensor applications.
Considering the theoretical results, the chemical adsorption was observed in all interacted molecular structures and the water environment increased the binding energy. Regardless of the medium, it was founded that the guanidine molecule bonded more strongly by the NH group with nanostructures than other interaction sides for all interacted molecular structures, and fullerene molecular systems were more stable than nanotubes. The charge flow is from the guanidine to the silicon-doped fullerene and nanostructures. When the energy band gap, which is an indicator of molecular reactivity, was examined, it was observed that the band gaps of the fullerene structures narrowed whereas the nanotubes expanded. SiC59…G (NH2) in gas phase and SiC59…G (NH) in water are the most conductive structures. As a result, guanidine is seen as a candidate for drug delivery, detection, and sensor applications with silicon doped fullerene and single walled carbon nanotubes.

Keywords: Guanidine, Fullerene, Single Walled Carbon Nanotube, Metal Doping, Drug Delivery, Density Functional Theory