Abstract

Density functional theory (DFT) is employed to examine the adsorption mechanism of DNA bases (adenine, guanine, cytosine, and thymine) on the gold surface using Au6 cluster as model reactant. Geometries of resulting complexes are optimized using the PBE functional in conjunction with the cc-pVTZ-PP consistent-correlation pseudopotential basis set for gold and the cc-pVTZ basis set for the non-metals. The binding sites and energies, along with several quantum chemical indicators are also investigated at the same level of theory. The binding energies between Au6 cluster and DNA bases are computed to be around 14–25 kcal/mol in gas-phase and slightly reduced to 10 – 20 kcal/mol in the water environment. Cytosine has the highest affinity with gold cluster, decreasing as follows cytosine > adenine guanine > thymine. If a visible light with a frequency of Hz (500 nm) is applied, the time for the recovery of Au6 from the complexes will be in the range of (for thymine) to 10 (for cytosine) seconds at 298 K in water. In addition, the geometric structures of both the gold cluster and DNA bases are almost unchanged during the complexation. The gold cluster is found to benefit from a larger change of energy gap that could be converted to an electrical signal for the detection of these molecules. Current results could provide us with fundamentals for understanding the DNA bases absorption on gold nanoparticle surfaces at the atomic and molecular levels.

Highlights

  • optimized using the PBE functional in conjunction with the cc-pVTZ-PP consistent-correlation pseudo potential basis set for gold

  • with several quantum chemical indicators are also investigated at the same level of theory

  • The binding energies between Au6 cluster and DNA bases are computed to be around 14–25 kcal

Read more

Summary

GIỚI THIỆU

Công nghệ nano đã được sử dụng rộng rãi trong chẩn đoán và điều trị bệnh 1. Đối với các ứng dụng trong dẫn truyền thuốc, sự hấp phụ các DNA base trên bề mặt vàng rất được quan tâm. Việc cố định các hợp chất hữu cơ và phân tử sinh học trên bề mặt kim loại (đặc biệt là vàng) là nền tảng của nhiều ứng dụng trong dẫn truyền thuốc và cảm biến sinh học. Kết quả nghiên cứu cung cấp những hiểu biết sâu hơn về quá trình chức năng hóa các nanocluster vàng và dự đoán khả năng ứng dụng của chúng trong việc thiết kế các hệ dẫn truyền thuốc nhắm mục tiêu, hỗ trợ thiết kế các vật liệu nano mới với hiệu quả vượt trội hơn

PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
Tối ưu hóa cấu trúc
Trong nước
KẾT LUẬN
LỜI CẢM ƠN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Research Article
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call