Estudios teórico-computacionales sobre las interacciones entre moléculas antioxidantes y grafeno y sus nuevos derivados

Abstract

En este trabajo se presenta el estudio con Teoría de Funcionales de la Densidad (DFT, Density Funtional Theory) de diversos modelos finitos de grafeno y algunos de sus derivados, así como de antioxidantes endógenos como melatonina y algunos de sus análogos, y exógenos como el ácido chicórico (CA), la curcumina y el éster fenetílico del ácido cafeico (CAPE), para formar nanovectores que ayuden a reducir el estrés oxidativo. En la primera parte del proyecto se analizó el cambio en las propiedades químicas de diversos modelos finitos de grafeno y algunos de sus derivados, como son grafeno dopado con boro (B), nitrógeno (N) o fósforo (P), grafano, fluorografeno, grafino, grafidiino y óxido de grafeno. Para ello, se usaron los descriptores globales y locales de la reactividad de la DFT Conceptual, cambios estructurales y, además, se analizó la posible toxicidad de los distintos modelos finitos de grafeno. De estos, se seleccionaron al óxido de grafeno y al fluorografeno como posibles vehículos para el transporte de antioxidantes. En la segunda y tercera parte del proyecto se analizaron distintas propiedades de los antioxidantes endógenos y exógenos, para diseñar nuevos antioxidantes que puedan frenar el estrés oxidativo. Por lo que, se calcularon los descriptores para estimar la biodisponibilidad, se calculó el valor del pKa, la energía de solvatación, se estimó la toxicidad y mecanismos de reacción primarios como son la transferencia electrónica simple (SET) y la transferencia de átomos de hidrógeno (HAT); así como la inhibición de una enzima productora de radicales libres, xantina oxidasa. De este análisis se confirma que CAPE y CA son buenos antioxidantes. Finalmente, se diseñaron nanovectores conformados por los derivados de grafeno con los descriptores más adecuados (óxido de grafeno y fluorografeno), que responderán a estímulos redox para el transporte y liberación dirigida de los antioxidantes y, así, coadyuvar a a frenar el alto estrés oxidativo que origina múltiples enfermedades.