zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-1611Research ArticleСПЕКТРОСКОПИЯ В БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕSPECTROSCOPY IN BIOLOGY AND MEDICINEКвантово-химическое моделирование трехкомпонентной системы цисплатин–фуллеренол–хининQuantum Chemical Modeling of Three-Component System Cisplatin–Fullerenol–QuinineДикусарЕ. А.DikusarE. A.

Минск

Minsk

dikusar@ifoch.bas-net.byПушкарчукА. Л.PushkarchukA. L.

Минск

Minsk

БезъязычнаяТ. В.BezyazychnayaT. V.

Минск

Minsk

АкишинаЕ. А.AkishinaE. A.

Минск

Minsk

СолдатовА. Г.SoldatovA. G.

Минск

Minsk

КутеньС. А.KutenS. A.

Минск

Minsk

ЕрмакД. В.ErmakD. V.

Минск

Minsk

ПивоварчикТ. С.PivovarchikT. S.

Минск

Minsk

МигасД. Б.MigasD. B.

Минск

Minsk

СтёпинС. Г.StyopinS. G.

Витебск

Vitebsk 

НизовцевА. П.NizovtsevA. P.

Минск

Minsk

КилинС. Я.KilinS. Ya.

Минск

Minsk

КульчицкийВ. А.KulchitskiyV. A.

Минск

Minsk

МукушеваГ. К.MukushevaG. K.

Караганда

Karaganda 

АлиеваМ. Р.AliyevaM. R.

Караганда

Karaganda 

ПоткинВ. И.PotkinV. I.

Минск

Minsk

Институт физико-органической химии НАН БеларусиInstitute of Physical Organic Chemistry of the National Academy of Sciences of BelarusНаучно-практический центр по материаловедению НАН БеларусиScientific and Practical Materials Research Center of the National Academy of Sciences of BelarusИнститут ядерных проблем БГУInstitute of Nuclear Problems of the Belarusian State UniversityИнститут ядерных проблем БГУ; Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроникиInstitute of Nuclear Problems of the Belarusian State University; Belarusian State University of Informatics and RadioelectronicsБелорусский государственный университет информатики и радиоэлектроникиBelarusian State University of Informatics and RadioelectronicsВитебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университетVitebsk State Order of Peoples’ Friendship Medical UniversityИнститут физики НАН БеларусиB. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences of BelarusИнститут физиологии НАН БеларусиInstitute of Physiology of the National Academy of Sciences of BelarusНАО Карагандинский университет им. Е. А. БукетоваKaraganda Buketov University202401082024914563570Copyright © Дикусар Е.А., Пушкарчук А.Л., Безъязычная Т.В., Акишина Е.А., Солдатов А.Г., Кутень С.А., Ермак Д.В., Пивоварчик Т.С., Мигас Д.Б., Стёпин С.Г., Низовцев А.П., Килин С.Я., Кульчицкий В.А., Мукушева Г.К., Алиева М.Р., Поткин В.И., 20242024Дикусар Е.А., Пушкарчук А.Л., Безъязычная Т.В., Акишина Е.А., Солдатов А.Г., Кутень С.А., Ермак Д.В., Пивоварчик Т.С., Мигас Д.Б., Стёпин С.Г., Низовцев А.П., Килин С.Я., Кульчицкий В.А., Мукушева Г.К., Алиева М.Р., Поткин В.И.Dikusar E.A., Pushkarchuk A.L., Bezyazychnaya T.V., Akishina E.A., Soldatov A.G., Kuten S.A., Ermak D.V., Pivovarchik T.S., Migas D.B., Styopin S.G., Nizovtsev A.P., Kilin S.Y., Kulchitskiy V.A., Mukusheva G.K., Aliyeva M.R., Potkin V.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1611

Методом квантово-химического моделирования с уровнем теории Хартри–Фока HF-3c/MINIS/MINIS11(d)(Cl)/def2-SV(P)ECP(Pt), учитывающим межмолекулярное взаимодействие, с использованием программного пакета ORCA 5.03 изучено электронное строение и энергия связывания аддуктов цисплатина, хинина и фуллеренола и их трехкомпонентных систем. Путем анализа полных энергий систем и расчетных диаграмм энергий высших занятых и нижних вакантных молекулярных орбиталей как исходных компонентов, так и образуемых ими молекулярных ансамблей определены наиболее вероятные по устойчивости их сочетания. Выявлены особенности синергетических эффектов и намечены перспективы использования трехкомпонентной системы цисплатин– хинин–фуллеренол С60(OH)24 при проведении химиотерапии в онкологической практике.

The method of quantum chemical modeling using the level of Hartree–Fock theory HF-3c/MINIS/MINIS11 theory(d)(Cl)/def2-SV(P)ECP(Pt), considering intermolecular interaction within the ORCA 5.03 software package, studied the electronic structure and binding energy of cisplatin, quinine and fullerenol adducts and their three-component systems. By analyzing the total energies of the systems and the calculated energy diagrams of the higher occupied and lower unoccupied molecular orbitals for the initial components and the molecular ensembles formed by them, we drew conclusions about the most probable their combinations in terms of stability. The nature of synergistic effects is assumed and the prospects for using the three-component cisplatin-quinine-fullerenol С60(OH)24 system during chemotherapy in oncological practice are outlined.

хининфуллеренолцисплатинквантово-химическое моделированиедиаграммы энергий высших занятых и нижних вакантных молекулярных орбиталейтрехкомпонентная системааддуктмолекулярный ансамбльсинергизмхимиотерапияquininefullerenolcisplatinquantum chemical modelingenergy diagrams of higher occupied and lower vacant molecular orbitalsthree-component systemadductmolecular ensemblesynergismchemotherapyРабота выполнена в рамках проекта № АР19674667 по грантовому финансированию Комитета науки Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан, ГПНИ “Конвергенция-2025” и Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (грант № Т22Мн-005 от 04.05.2022 г.).ReferencesV. A. Kulchitsky, V. I. Potkin, Y. S. Zubenko, A. N. Chernov, M. V. Talabaev, Y. E. Demidchik, S. K. Petkevich, V. V. Kazbanov, T. A. Gurinovich, M. O. Roeva, D. G. Grigoriev, A. V. Kletskov, V. N. Kalunov. Med. Chem., 8, N 1 (2012) 22—32V. A. Kulchitsky, V. I. Potkin, Y. S. Zubenko, A. N. Chernov, M. V. Talabaev, Y. E. Demidchik, S. K. Petkevich, V. V. Kazbanov, T. A. Gurinovich, M. O. Roeva, D. G. Grigoriev, A. V. Kletskov, V. N. Kalunov. Med. Chem., 8, N 1 (2012) 22—32V. Potkin, A. Pushkarchuk, A. Zamaro, H. Zhou, S. Kilin, S. Petkevich, I. Kolesnik, D. Michels, D. Lyakhov, V. Kulchitsky. Sci. Rep. Nature, 13 (2023) 13624V. Potkin, A. Pushkarchuk, A. Zamaro, H. Zhou, S. Kilin, S. Petkevich, I. Kolesnik, D. Michels, D. Lyakhov, V. Kulchitsky. Sci. Rep. Nature, 13 (2023) 13624A. Pushkarchuk, T. Bezyazychnaya, V. Potkin, E. Dikusar, A. Soldatov, S. Kilin, A. Nizovtsev, S. Kuten, D. Ermak, V. Pushkarchuk, H. Zhou, V. Kulchitsky. J. Biomed. Res. Environ. Sci., 4, N 2 (2023) 179—183A. Pushkarchuk, T. Bezyazychnaya, V. Potkin, E. Dikusar, A. Soldatov, S. Kilin, A. Nizovtsev, S. Kuten, D. Ermak, V. Pushkarchuk, H. Zhou, V. Kulchitsky. J. Biomed. Res. Environ. Sci., 4, N 2 (2023) 179—183M. V. Putilina, N. V. Teplova. Neurosci. Behav. Physiol., 52, N 8 (2022) 1207—1211M. V. Putilina, N. V. Teplova. Neurosci. Behav. Physiol., 52, N 8 (2022) 1207—1211D. M. Jonker, S. A. Visser, P. H. van der Graaf, R. A. Voskuyl, M. Danhof. Pharmacol. Ther. Apr., 106, N 1 (2005) 1—18D. M. Jonker, S. A. Visser, P. H. van der Graaf, R. A. Voskuyl, M. Danhof. Pharmacol. Ther. Apr., 106, N 1 (2005) 1—18R. Sure, S. Grimme. J. Comp. Chem., 34 (2013) 1672—1685R. Sure, S. Grimme. J. Comp. Chem., 34 (2013) 1672—1685F. Neese. Comput Mol Sci., 12 (2022) 1—15F. Neese. Comput Mol Sci., 12 (2022) 1—15J. Tomasi, B. Mennucci, R. Cammi. Chem. Rev., 105 (2005) 2999—3094J. Tomasi, B. Mennucci, R. Cammi. Chem. Rev., 105 (2005) 2999—3094Chemcraft – Graphical Software for Visualization of Quantum Chemistry Computations, https://www.chemcraftprog.comChemcraft – Graphical Software for Visualization of Quantum Chemistry Computations, https://www.chemcraftprog.comФ. Даниэльс, Р. Олберти. Физическая химия, Москва, Мир (1978)Ф. Даниэльс, Р. Олберти. Физическая химия, Москва, Мир (1978)K. Fukui, T. Yonezawa, H. Shingu. J. Chem. Phys., 20, N 4 (1952) 722—725K. Fukui, T. Yonezawa, H. Shingu. J. Chem. Phys., 20, N 4 (1952) 722—725M. Дьюар. Теория возмущений молекулярных орбиталей, Москва, Мир (1977)M. Дьюар. Теория возмущений молекулярных орбиталей, Москва, Мир (1977)M. V. Putz, A. M. Putz. In “Applications of Density Functional Theory to Biological and Bioinorganic Chemistry”, Springer Link, Berlin (2013) 181—231M. V. Putz, A. M. Putz. In “Applications of Density Functional Theory to Biological and Bioinorganic Chemistry”, Springer Link, Berlin (2013) 181—231G. Ferrero, A. Morlino. Int. J. Mol. Sci., 23, N 7 (2022) 3054G. Ferrero, A. Morlino. Int. J. Mol. Sci., 23, N 7 (2022) 3054G. Dahm, E. Borre, C. Fu, S. Bellomin-Laponnaz, M. Mauro. Chemistry – An Asian J., 10, N 11 (2015) 2368—2379G. Dahm, E. Borre, C. Fu, S. Bellomin-Laponnaz, M. Mauro. Chemistry – An Asian J., 10, N 11 (2015) 2368—2379T. N. Fedotova, A. N. Kravchenko, I. B. Baranovskii. Rus. J. Inorg. Chem., 45, N 10 (2000) 1515—1518T. N. Fedotova, A. N. Kravchenko, I. B. Baranovskii. Rus. J. Inorg. Chem., 45, N 10 (2000) 1515—1518A. F. Westendorf, L. Zerzankova, L. Salassa, P. J. Salder, V. Brabec, P. J. Bednarski. J. Inorg. Biochem., 105, N 5 (2011) 652—662A. F. Westendorf, L. Zerzankova, L. Salassa, P. J. Salder, V. Brabec, P. J. Bednarski. J. Inorg. Biochem., 105, N 5 (2011) 652—662S. Xavier, S. Periandy, S. Ramalingam. Spectrochim. Acta Mol. Biomol. Spectrosc., 137 (2015) 306—320S. Xavier, S. Periandy, S. Ramalingam. Spectrochim. Acta Mol. Biomol. Spectrosc., 137 (2015) 306—320B. Bhattacharya, U. Sarkar. Chem. Phys., 478 (2016) 73—80B. Bhattacharya, U. Sarkar. Chem. Phys., 478 (2016) 73—80Е. А. Дикусар, А. Л. Пушкарчук, Т. В. Безъязычная, Е. А. Акишина, Е. Г. Косандрович, А. Г. Солдатов, С. А. Кутень, С. Г. Стёпин, А. П. Низовцев, С. Я. Килин, В. А. Кульчицкий, В. И. Поткин. Весцi НАНБ. Сер. хiм. навук, 59, № 4 (2023) 312—317Е. А. Дикусар, А. Л. Пушкарчук, Т. В. Безъязычная, Е. А. Акишина, Е. Г. Косандрович, А. Г. Солдатов, С. А. Кутень, С. Г. Стёпин, А. П. Низовцев, С. Я. Килин, В. А. Кульчицкий, В. И. Поткин. Весцi НАНБ. Сер. хiм. навук, 59, № 4 (2023) 312—317

The authors declare that there are no conflicts of interest present.