مطالعه ترموديناميكي جذب سطحي كوتياپين بر روي سطح فولرن (C20)

Quetiapine Adsorption on the Surface of Fullerene (C20): A Thermodynamic Study

در اين تحقيق، محاسبات مادون قرمز (IR) و اوربيتال هاي پيوندي طبيعي (NBO) جهت ارزيابي عملكرد فولرن (C20) به عنوان حسگر جهت شناسايي داروي كوتياپين مورد استفاده قرار گرفت. مقادير منفي انرژي جذب سطحي، تغييرات آنتالپي و تغييرات انرژي آزاد گيبس نشان دادند كه برهمكنش كوتياپين و فولرن گرما زا، خودبخودي و از لحاظ تجربي امكان پذير است. مقادير مثبت و بزرگ ثابت تعادل ترموديناميكي نشان دهنده اين بود كه برهمكنش كوتياپين و فولرن برگشت ناپذير و غير تعادلي مي‌باشد. افزايش ظرفيت گرمايي ويژه دارو و نانو ساختار بعد از برهمكنش نشان دهنده اين بود كه هدايت حرارتي در حين برهمكنش افزايش چشم گيري داشته و با توجه به گرمازا بودن فرآيند مي‌توان از فولرن براي ساخت حسگرهاي حرارتي جديد براي اندازه گيري كوتياپين استفاده كرد. پارامترهاي ساختاري مانند ، گپ انرژي، الكتروفيليسيته، پتانسيل شيميايي و سختي شيميايي هم محاسبه شده و مورد بررسي قرار گرفتند. كاهش چشم گير گپ انرژي بعد از جذب شدن دارو روي سطح نانو ساختار ثابت كرد كه رسانايي الكتريكي و خاصيت الكتروكاتاليتيك بعد از برهمكنش جاذب و كوتياپين بهبود يافته و از اين نانو ساختار مي‌توان براي ساخت حسگر الكتروشيميايي جديد جهت اندازه گيري كوتياپين استفاده نمود.

In this research, IR and NBO computations were employed for investigating the performance of fullerene (C20) as a sensing material for detection of quetiapine. The negative values of adsorption energy, enthalpy changes, Gibbs free energy variations showed quetiapine interaction with fullerene is exothermic, spontaneous and experimentally possible. The great values of thermodynamic constant revealed quetiapine adsorption on the surface of C20 is irreversible and non-equilibrium. The NBO results indicated a monovalent bond is formed between the medicine and the nanostructure with SP3 hybridization. Therefore, quetiapine interaction with fullerene is a chemisorption. The enhancement of specific heat capacity values of the drug and nano-adsorbent showed thermal conductivity in the adsorption process improved significantly and owing to the exothermic nature of interaction, fullerene can be used as a sensing material for construction of new thermal sensors to quetiapine determination. Structural parameters including bandgap, electrophilicity, chemical potential and chemical hardness were also computed and evaluated. The sharp decline in bandgap after the drug adsorption on the surface of nanostructure proved that the electrochemical conductivity and electrocatalytic properties improved after quetiapine interaction with the adsorbent and this nanostructure can be used for development of novel electrochemical sensor to quetiapine determination.