纳米技术为医学领域开辟了新的前沿，催生了纳米医学这一学科，该学科将纳米级材料应用于治疗和诊断领域[1]。纳米级载体通过提供高表面积与体积比、可定制的表面化学性质以及穿越生物屏障的能力，改善了药物的溶解性、稳定性和可控释放[2],[3]。在各种纳米结构中，二维（2D）纳米片因其独特的物理化学特性和广阔的活性表面面积而受到广泛关注，非常适合用于药物吸附和相互作用[1],[4]。
尽管石墨烯、氮化硼和过渡金属硫属化合物等材料已被广泛研究作为纳米载体，但氧化锌（ZnO）纳米片因其天然的生物相容性、化学稳定性和多样的生物医学应用而特别值得关注，使其成为药物递送系统的理想选择[5],[6],[7]。ZnO纳米片在2D纳米结构中独树一帜，其宽带隙、半导体特性和生物安全性增强了其作为药物递送载体的有效性[8],[9],[10],[11]。此外，ZnO还具有天然的抗菌和抗真菌特性，与药物结合使用时可产生额外的治疗效果[12],[13]。其二维结构提供了大量的吸附位点，并有利于生物分子间的相互作用，从而提升了药物的装载和释放能力[14],[15],[16]。这些独特特性使ZnO在其他2D材料中脱颖而出，尤其在提升治疗效果方面表现优异。
5-氟胞嘧啶（5-FC）是一种可以从纳米载体策略中显著受益的治疗候选药物。5-FC是一种常用的抗真菌药物，常用于治疗系统性真菌感染和机会性真菌病，尤其是免疫系统较弱的患者[17]。尽管应用广泛，但5-FC仍面临诸多挑战，如生物利用度低、代谢速度快以及长期使用后易产生耐药性[18]。此外，其非特异性分布可能导致不良副作用，通常需要联合用药来复杂化治疗方案。这些问题凸显了需要有效的载体系统来通过实现可控释放、靶向递送和降低毒性来提升5-FC的治疗效果[19]。
密度泛函理论（DFT）通过提供原子级别的洞察力，帮助理解药物与载体之间的相互作用，这些信息往往难以通过实验方法获得[20],[21],[22],[23],[24],[25]。DFT能够准确计算结合能、电荷转移和电子结构，从而揭示药物与纳米载体之间相互作用的本质和强度[26],[27],[28],[29],[30],[31],[32],[33],[34]。众多研究证实了DFT的可靠性，无论在何种材料和维度下，它都是理性药物递送设计中的强大工具。吴等人的研究[35]强调了DFT在准确预测吸附行为、电荷转移、稳定性和释放特性方面的关键作用，为深入理解其作为药物递送系统的潜力提供了原子级别的依据。Saadh等人[36]利用DFT研究了ZnO纳米管在硫鸟嘌呤药物递送中的应用。Alharthy等人[37]使用DFT研究了氮化硼纳米笼作为冠状病毒治疗药物的递送系统。Mohammed和Hanoon[38]探讨了ZnO纳米片（ZnONs）在递送6-巯嘌呤（6-MP）、吉西他滨（GB）、环磷酰胺（CP）和5-氟尿嘧啶（5-FU）等抗癌药物中的作用。Taha等人的理论研究[6]分析了镍（Ni）和钴（Co）掺杂对ZnONs中环吡罗昔（CPX）药物递送性能的影响。Hamzah等人[40]研究了镀铂（Pt）的ZnONs作为顺铂抗癌药物传感器的潜力。Mohammadzehri等人[25]研究了ZnO纳米管和单层结构在递送氨基己酸类药物方面的潜力。Niknam等人[41]结合DFT和分子动力学（MD）模拟，确认了ZnONs作为药物递送系统和检测氟他胺（Flutamide）药物的合适传感器的潜力。在5-FC的计算机递送研究中，目前仅研究了两种载体。Yao等人[42]研究了0-D氮化硼纳米笼与5-FC的相互作用，调整后的吸附特性表明这些纳米结构具有潜力。Krishna等人[43]最近研究了5-FC在掺锗的二维SiC和SiC纳米片上的吸附特性，发现了其显著的敏感性和选择性。尽管理论研究强调了ZnONs作为多种治疗剂（抗癌药物、抗病毒药物等）的适用载体潜力[44],[45]，但其在抗真菌药物递送方面的应用仍需进一步探索。本研究利用DFT框架探讨了ZnONs作为5-FC纳米载体的应用。鉴于ZnO天然的抗真菌特性，有必要从其原子层面分析其与5-FC的相互作用，以评估其作为递送系统的潜力。本研究采用DFT计算结合隐式溶剂效应、pH依赖性质子化分析和从头算分子动力学（AIMD）的集成方法，首次系统地评估了ZnONs–5-FC系统的性能，为在实际生理条件下的纳米载体–药物相互作用提供了重要的进展和发现。
