Antidot nanodelikli paklitaksel yüklü grafen nanotaşıyıcıların incelenmesi
Paclitaxel-loaded graphene nanocarriers with antidot nanoholes
Yazar: SAHİLA JABRAYİLOVA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHDİ PARTOVİ MERAN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ HANDAN EMİŞOĞLU KÜLAHLI
Üsküdar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Bu çalışma, kanser önleyici ilaç Paklitaksel ile değişen nano delik boyutlarına sahip grafen nano taşıyıcılar arasındaki etkileşime dair değerli bilgiler sağlamıştır. Moleküler Dinamik (MD) simülasyonlarının kullanımı, hem nanodelik boyutunun grafen üzerindeki etkisini hem de Paklitaksel konsantrasyonunun bu etkileşim üzerindeki etkisini araştırmamıza izin verdi. Grafendeki kusurların etkisini incelemek için, karbon atomlarını grafen tabakasından seçici olarak çıkararak değişen boyutlarda nano delikler tanıttık. Bu nano delikler, kenar etkilerinden kaçınmak için grafen tabakasının ortasına dikkatlice inşa edildi. Karşılaştırma için toplam dört farklı nanodelik boyutu oluşturarak, bu nanodeliklerin çapını 0,5 Å artışlarla sistematik olarak 1,0 Å'dan 2,5 Å'ye değiştirdik. Nano deliklerin konumu ve boyutu, özel olarak yazılmış komut dosyaları kullanılarak tanımlandı ve simülasyonda doğru temsil edilmeleri sağlandı. Nano deliklerin konumu da dahil olmak üzere her grafen tabakasının atomik yapısı simülasyona başlamadan önce dikkatlice görselleştirildi ve doğrulandı. Değişen nanodelik boyutlarının yanı sıra, sisteme tek bir molekülden beş moleküle kadar geniş bir yelpazeyi kapsayan farklı Taxol konsantrasyonları eklendi. Fizyolojik koşulları doğru bir şekilde temsil etmek için simülasyon sistemi TIP4P/2005 su molekülleri ile çözüldü. Sonsuz bir sistemi taklit etmek ve kenar etkilerini önlemek için her üç boyutta da periyodik sınır koşulları uygulandı. Biyolojik koşulları kopyalamak için sistem önce nötrleştirildi ve ardından Na+ ve Cl- iyonları kullanılarak fizyolojik bir konsantrasyona (150 mM) iyonlaştırıldı. İyon yerleşimi rastgele yapıldı ve iyonlar, herhangi bir ilk güçlü etkileşimi önlemek için grafen tabakasından ve Taxol moleküllerinden en az 4.5 Å uzağa yerleştirildi. Sonuçlarımız, grafen üzerindeki nano deliklerin boyutunun ve Paklitaksel konsantrasyonunun, Paklitaksel ve grafen arasındaki etkileşimi önemli ölçüde etkilediğini göstermektedir.
Anahtar Kelimeler: grafendeki kusurlar, moleküler dinamik simülasyonları, taksol-grafen etkileşimi, taxol konsantrasyonu, paklitakselin grafenden uzak evrimi

Abstract:
:  In this study, provided valuable insight into the interaction between the anti-cancer drug Paclitaxel and graphene nanocarriers with varying nanohole sizes. The use of Molecular Dynamics (MD) simulations allowed us to investigate both the effect of nanohole size on graphene and the effect of Paclitaxel concentration on this interaction. To examine the effect of defects in graphene, we introduced nanoholes of varying sizes by selectively removing carbon atoms from the graphene sheet. These nanoholes were carefully built in the middle of the graphene sheet to avoid edge effects. We systematically changed the diameter of these nanoholes from 1.0 Å to 2.5 Å in 0.5 Å increments, generating a total of four different nanohole sizes for comparison. The position and size of the nanoholes were defined using custom-written scripts and ensured their correct representation in the simulation. The atomic structure of each graphene sheet, including the location of the nanoholes, was carefully visualized and verified before starting the simulation. Besides varying nanohole sizes, different concentrations of Taxol were added to the system, covering a wide range from a single molecule to five molecules. To accurately represent physiological conditions, the simulation system was solved with TIP4P/2005 water molecules. Periodic boundary conditions were applied in all three dimensions to mimic an infinite system and avoid edge effects. To replicate the biological conditions, the system was first neutralized and then ionized to a physiological concentration (150 mM) using Na+ and Cl- ions. Ion placement was random and ions were placed at least 4.5 Å away from the graphene layer and Taxol molecules to avoid any initial strong interactions. Our results show that the size of nanoholes and Paclitaxel concentration on graphene significantly affect the interaction between Paclitaxel and graphene.
Keywords: defects in graphene, molecular dynamics simulations, taxol-graphene interaction, taxol concentration, evolution of paclitaxel away from graphene