Metal yüklenmiş bor nitrür nano plakalar ile nörotransmitter amino asit adsorpsiyonu: Nöral hastalık ön tanı sistemi üzerine DFT çalışması

Gama a minobütirik asit (GABA) ve Glutamat (Glu) memelilerin merkezi sinir sistemindeki önemli nörotransmiterlerdir. GABA ve Glu arasındaki konsantrasyon dengesi, daha genel ifadeyle uyarıcı ve inhibitör dengesi, nöral aktivitelerin düzgün çalışması için çok önemlidir. Bu dengenin bozulması nöral hastalıkların ortaya çıkmasına neden olmaktadır. Bu nörotransmiterlerin davranışlarını ve etkileşimlerini anlamak yeni ve etkili tedavi metotları geliştirmeye olanak sağlar. Bor nitrür nano plakalar (BNNS'ler), çeşitli uygulamalar için yüksek termal iletkenlikleri, aynı zamanda elektrik yalıtımı ve aşırı termal ve kimyasal stabiliteleri nedeniyle pek çok alanda tercih edilmektedir. BNNS sahip olduğu bu özellikler ile ideal bir biyosensör adayıdır. Biyosensör, reaksiyondaki bir analitin konsantrasyonuyla orantılı sinyaller üreterek biyolojik veya kimyasal reaksiyonları ölçen bir cihazdır. Bu çalışmada, saf ve demir (Fe), bakır (Cu) ve platin (Pt) metal katkılı bor nitrür nano plaka (BNNS) yapıları, gama amino bütirik asit (GABA) ve Glutamat (Glu) molekülleri için biyosensör, adsorban ve sinir hastalıkları ön teşhis sisteminin olasılığı Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (DFT) ile araştırılmıştır. DFT hesaplamaları, değişim ve kolerasyon etkilerini hesaba katan WB97XD hibrit yöntemi ile yapılmıştır. BNNS'nin hem bor (B) hem de nitrojen (N) atomlarının yerini alacak şekilde metal atomları katkılanmıştır. GABA ve Glu adsorpsiyonu sonrasında yapıdaki tüm adsorpsiyon enerjileri tüm yapılar için negatif değerler olarak hesaplanmıştır. En düşük adsorpsiyon enerjisi ve entalpi değerleri sırasıyla -42,1 kcal/mol ve -42,7 kcal/mol'e ulaştı. Adsorpsiyonun Gibbs serbest enerjisi (∆G) değerlerine göre adsorpsiyon reaksiyonlarının çoğu kendiliğinden gerçekleşebilir. Adsorpsiyon sırasında yük aktarımı GABA ve Glu moleküllerinden BNNS yapılarına gerçekleşmiştir. RDG analizine bakıldığında sıfıra yakın bölgeler yani dağılım haritasındaki yeşil renkli alanlar Van der Waals etkileşimlerini ifade etmektedir. Buradan yola çıkarak GABA ve Glu adsorbe edilmiş BNNS yapılarında Van der Waals etkileşimlerinden söz edilebilir. Sonuçlara göre, Fe katkılı BNNS ve Cu katkılı BNNS, sırasıyla GABA molekülü ve Glu molekülü için elektronik ve iş fonksiyonlu biyosensörler olarak kullanılabilir. Bu çalışma gelecekte biyosensör çalışmalarına, GABA ve Glu dışındaki nörotransmiter amino asitlerin adsorpsiyon çalışmalarına ve farklı metal katkılarıyla modifiye edilmiş BN nanoyapı çalışmalarına yol açabilir.