zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-1747Research ArticleМОЛЕКУЛЯРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯMOLECULAR SPECTROSCOPYКвантово-химическое моделирование трехкомпонентной системы карбоплатин–фуллеренол–хинин и его производныхQUANTUM CHEMICAL MODELING OF A THREE-COMPONENT SYSTEM CARBOPLATIN– FULLERENOL–QUININE AND ITS DERIVATIVESДикусарЕ. А.DikusarE. A.

Минск

Minsk

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

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

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

ZhouH.ZhouH.

Цзясин

Jiaxing

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 Белорусского государственного университетаInstitute of Nuclear Problems of the Belarusian State UniversityИнститут ядерных проблем Белорусского государственного университета; 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 RadioelectronicsИнститут 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 BelarusКарагандинский университет им. Е. А. БукетоваKaraganda Buketov UniversityУниверситет ЦзясинJixing University202530012025921512Copyright © Дикусар Е.А., Пушкарчук А.Л., Акишина Е.А., Солдатов А.Г., Кутень С.А., Ермак Д.В., Пивоварчик Т.С., Мигас Д.Б., Низовцев А.П., Килин С.Я., Кульчицкий В.А., Мукушева Г.К., Алиева М.Р., Zhou H., Поткин В.И., 20252025Дикусар Е.А., Пушкарчук А.Л., Акишина Е.А., Солдатов А.Г., Кутень С.А., Ермак Д.В., Пивоварчик Т.С., Мигас Д.Б., Низовцев А.П., Килин С.Я., Кульчицкий В.А., Мукушева Г.К., Алиева М.Р., Zhou H., Поткин В.И.Dikusar E.A., Pushkarchuk A.L., Akishina E.A., Soldatov A.G., Kuten S.A., Ermak D.V., Pivovarchik T.S., Migas D.B., Nizovtsev A.P., Kilin S.Y., Kulchitskiy V.A., Mukusheva G.K., Aliyeva M.R., Zhou H., 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/1747

Методом квантово-химического моделирования с уровнем теории Хартри–Фока HF-3c/MINIS/MINIS1+1(d)(Cl)/def2-SV(P)ECP(Pt), учитывающим межмолекулярное взаимодействие, с использованием программного пакета ORCA 5.03 изучено электронное строение и энергия связывания аддуктов карбоплатина, фуллеренола, хинина и его сложных эфиров, а также 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 сделаны выводы о наиболее вероятных по устойчивости их сочетаниях. Выявлены особенности синергетических эффектов и намечены перспективы использования трехкомпонентной системы карбоплатин–фуллеренол С60(OH)24–хинин (или сложные эфиры хинина) при проведении химиотерапии в онкологической практике. 

By means of the quantum chemical modeling within the ORCA 5.03 software package with the HF3c/MINIS/MINIS1+1(d)(Cl)/def2-SV(P)ECP(Pt) level of theory, the electronic structure and binding energy of adducts on the basis of carboplatin, fullerenol, quinine and its esters, as well as their three-component systems were studied. The performed analysis of the total energies of systems and calculated diagrams of the energies of the highest occupied and lowest vacant molecular orbitals of both the initial components and the molecular ensembles they form allowed identifying the most probable combinations of them in terms of stability. Features of synergistic effects have been indicated and prospects for using the three-component system carboplatin–fullerenol C60(OH)24–quinine (or quinine esters) during chemotherapy in oncological practice have been outlined as well.

хининсложные эфиры хининафуллеренолкарбоплатинквантово-химическое моделированиедиаграммы энергий высших занятых и нижних вакантных молекулярных орбиталейтрехкомпонентная системааддуктмолекулярный ансамбльсинергизмхимиотерапияquininequinine estersfullerenolcarboplatinquantum 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 “Конвергенция2025” и гранта Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований № Т22Мн-005 от 04.05.2022 г. Расчеты выполнены на вычислительном кластере Института ядерных проблем Белорусского государственного университета.ReferencesS. P. B. Tchounwou. Eur. J. Pharmacol., 5, N 740 (2014) 364—378S. P. B. Tchounwou. Eur. J. Pharmacol., 5, N 740 (2014) 364—378Е. А. Дикусар, А. Л. Пушкарчук, Т. В. Безъязычная, Е. А. Акишина, А. Г. Солдатов, С. А. Кутень, Д. В. Ермак, Т. С. Пивоварчик, Д. Б. Мигас, С. Г. Стёпин, А. П. Низовцев, С. Я. Килин, В. А. Кульчицкий, Г. К. Мукушева, М. Р. Алиева, В. И. Поткин. Журн. прикл. спектр., 91, № 4 (2024) 564—570 [E. A. Dikusar, A. L. Pushkarchuk, T. V. Bezyazychnaya, E. A. Akishina, A. G. Soldatov, S. A. Kuten, D. V. Ermak, T. S. Pivovarchik, D. B. Migas, S. G. Styopin, A. P. Nizovtsev, S. Ya. Kilin, V. A. Kulchitskiy, G. K. Mukusheva, V. I. Potkin. J. Appl. Spectr., 91, N 4 (2024) 796—802]Е. А. Дикусар, А. Л. Пушкарчук, Т. В. Безъязычная, Е. А. Акишина, А. Г. Солдатов, С. А. Кутень, Д. В. Ермак, Т. С. Пивоварчик, Д. Б. Мигас, С. Г. Стёпин, А. П. Низовцев, С. Я. Килин, В. А. Кульчицкий, Г. К. Мукушева, М. Р. Алиева, В. И. Поткин. Журн. прикл. спектр., 91, № 4 (2024) 564—570 [E. A. Dikusar, A. L. Pushkarchuk, T. V. Bezyazychnaya, E. A. Akishina, A. G. Soldatov, S. A. Kuten, D. V. Ermak, T. S. Pivovarchik, D. B. Migas, S. G. Styopin, A. P. Nizovtsev, S. Ya. Kilin, V. A. Kulchitskiy, G. K. Mukusheva, V. I. Potkin. J. Appl. Spectr., 91, N 4 (2024) 796—802]V. 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—18G. K. Mukusheva, A. R. Zhasymbekova, R. B. Seidakhmetova, O. A. Nurkenov, E. A. Akishina, S. K. Petkevich, E. A. Dikusar, V. I. Potkin. Molecules, 27, N 11 (2022) 3476G. K. Mukusheva, A. R. Zhasymbekova, R. B. Seidakhmetova, O. A. Nurkenov, E. A. Akishina, S. K. Petkevich, E. A. Dikusar, V. I. Potkin. Molecules, 27, N 11 (2022) 3476R. Sure, S. Grimme. J. Comp. Chem., 34 (2013) 1672—1685R. Sure, S. Grimme. J. Comp. Chem., 34 (2013) 1672—1685F. Neese. Comp. Mol. Sci., 12 (2022) 1—15F. Neese. Comp. Mol. Sci., 12 (2022) 1—15Davy Guan, Raymond Lui, Slade T. Matthews. Low-Cost Quantum Mechanical Descriptors for Data Efficient Skin Sensitization QSAR Models Current Research in Toxicology, 7 (2024) 100183Davy Guan, Raymond Lui, Slade T. Matthews. Low-Cost Quantum Mechanical Descriptors for Data Efficient Skin Sensitization QSAR Models Current Research in Toxicology, 7 (2024) 100183Maya Khatun, Sayan Paul, Saikat Roy, Subhasis Dey, Anakuthil Anoop. J. Phys. Chem. A, 127, N 10 (2023) 2242—2257Maya Khatun, Sayan Paul, Saikat Roy, Subhasis Dey, Anakuthil Anoop. J. Phys. Chem. A, 127, N 10 (2023) 2242—2257Peter Fürk, Jakob Hofinger, Matiss Reinfelds, Thomas Rath, Heinz Amenitsch, Markus Clark Scharber, Gregor Trimme. Chem. Monthly, 154 (2023) 1369—1381Peter Fürk, Jakob Hofinger, Matiss Reinfelds, Thomas Rath, Heinz Amenitsch, Markus Clark Scharber, Gregor Trimme. Chem. Monthly, 154 (2023) 1369—1381J. Tomasi, B. Mennucci, R. Cammi. Chem. Rev., 105 (2005) 2999—3094J. Tomasi, B. Mennucci, R. Cammi. Chem. Rev., 105 (2005) 2999—3094Ф. Даниэльс, Р. Олберти. Физическая химия, Москва, Мир (1978)Ф. Даниэльс, Р. Олберти. Физическая химия, Москва, Мир (1978)R. Franke. Theoretical Drug Design Method; Elsevier, Amsterdam (1984) 115—123R. Franke. Theoretical Drug Design Method; Elsevier, Amsterdam (1984) 115—123S. P. Gupta, P. Singh, M. C. Bindal. Chem. Rev., 83 (1983) 633S. P. Gupta, P. Singh, M. C. Bindal. Chem. Rev., 83 (1983) 633Chemcraft — Graphical Software for Visualization of Quantum Chemistry Computations, https://www.chemcraftprog.comChemcraft — Graphical Software for Visualization of Quantum Chemistry Computations, https://www.chemcraftprog.comK. 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—725D. F. V. Lewis, C. Ioannides, D. V. Parke. Xenobiotica, 24 (1994) 401D. F. V. Lewis, C. Ioannides, D. V. Parke. Xenobiotica, 24 (1994) 401Mati Karelson, Victor S. Lobanov. Chem. Rev., 96 (1996) 1027—1043Mati Karelson, Victor S. Lobanov. Chem. Rev., 96 (1996) 1027—1043M. V. Putz, A. M. Putz. Applications of Density Functional Theory to Biological and Bioinorganic Chemistry, Springer Link, Berlin (2013) 181—231M. V. Putz, A. M. Putz. Applications of Density Functional Theory to Biological and Bioinorganic Chemistry, Springer Link, Berlin (2013) 181—231S. 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—80

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