利用密度泛函理论研究吉西他滨在硅纳米管上的吸附行为

《Physical Chemistry Chemical Physics》：Exploring the adsorption of Gemcitabine on silicon nanotubes using density functional theory

基于密度泛函理论（DFT）研究单壁硅纳米管（SWSiNTs）对吉西他滨的吸附行为，发现平行取向吸附最稳定（-5.05 eV），存在电荷转移和能带调控，释放动力学与取向和温度相关，证实SWSiNTs作为药物递送载体具有热稳定性、电子可调性和取向敏感性。

　　

在这项研究中，采用了密度泛函理论（DFT）来探讨吉西他滨（GEM）在真空和水环境中对单壁硅纳米管（SWSiNTs）的吸附行为，以评估其作为药物输送载体的潜力。吸附能量结果表明，GEM在SWSiNTs上的吸附主要受物理吸附作用支配，其中平行取向（GEM‖SWSiNT）最为稳定，其吸附能为-5.05 eV，O–Si键长为1.50 ?。热力学参数（包括焓变ΔH和吉布斯自由能ΔG）表明，在所有研究的构型中，吸附过程都是放热且自发的，这进一步证实了这些复合物的热稳定性。Hirshfeld电荷分析显示，在界面处发生了电荷重分布，其中SWSiNTs释放电子，而GEM则作为电子受体。态密度（DOS）分析表明能带隙有适度的变化，这暗示了SWSiNTs在药物输送和传感方面的潜在应用价值。释放时间的估算结果显示，释放行为很大程度上取决于吸附几何结构和温度：平行取向能够实现更长时间的药物保留，而垂直取向则在较高温度下促进更快的脱附过程。此外，振动频率分析未发现虚频，进一步证实了这些复合物的动态稳定性。这些发现表明，SWSiNTs是一种热力学上稳定、电子性质可调且对取向敏感的纳米载体，为其在可控药物输送和生物医学应用中的潜力提供了依据。