Статья была опубликована в International Journal of Molecular Sciences.
В данной работе с помощью моделирования методом теории функционала плотности (DFT) проведено комплексное исследование процесса адсорбции рибофлавина (Rf) на гексагональном нитриде бора, как бездефектном, так и содержащим вакансии. Полученные результаты свидетельствуют о том, что молекула Rf подвергается физической адсорбции на поверхности носителя, при этом ее химическая структура практически не изменяется.
Наиболее устойчивой конфигурацией является параллельное расположение молекулы рибофлавина на поверхности h-BN с образованием π-π стэкинг-взаимодействий. Это подтверждается энергиями адсорбции, полученными для различных положений молекулы препарата. Молекулярные орбитали изоповерхности рибофлавина дают полное представление о характере связывания рибофлавина с h-BN на основе расположения HOMO и LUMO на изоаллоксазиновом участке.
Примечательно, что наличие вакансий азота существенно влияет на характеристики связывания, поскольку носители взаимодействуют с вакантными орбиталями рибофлавина. В результате рибофлавин превращается в акцептор электронов в системе BN(Nv)@Rf, притягивая электронную плотность примерно на 0,5 e-. Такое поведение резко контрастирует с взаимодействием, наблюдаемым в бездефектном h-BN и h-BN с вакансиями бора (BN(Bv)), см. рисунок.
Распределение разности плотности пространственного заряда в структурах (а) BN@Rf, (б) BN(Bv)@Rf и (в) BN(Nv)@Rf и соответствующих отдельных частей, вид сбоку и сверху. Потеря и прирост заряда обозначены синими и желтыми цветом, соответственно. Атомы бора, азота, углерода, кислорода и водорода обозначены зеленым, синим, черным, красным и голубым цветами, соответственно
Полученные результаты подтверждают потенциал h-BN как перспективного носителя для молекул рибофлавина, поскольку π-π связь, образующаяся между лекарством и носителем, обладает значительной прочностью, что создает прочную основу для систем доставки лекарств. Однако очень важно контролировать структурное совершенство h-BN, так как наличие вакансий может индуцировать зарядку рибофлавина.
Таким образом, проведенное нами исследование позволило получить новые сведения о стабильности и взаимодействии витамина B2 с гексагональным нитридом бора. Полученное комплексное представление об особенностях их связывания и влиянии дефектов расширяет потенциальные возможности по разработке и оптимизации систем доставки лекарственных препаратов на основе h-BN.
