Nghiên cứu sự tương tác của cluster Ag₈ với các base DNA bằng phương pháp tính toán DFT

Abstract

Sự tương tác giữa các base DNA và cluster bạc (Ag₈) được nghiên cứu bằng phương pháp phiếm hàm mật độ (DFT) sử dụng hàm trao đổi - tương quan lai PBE0 kết hợp với bộ hàm cơ sở def2-TZVP, trong mô hình dung môi IEF-PCM cho nước. Các đại lượng như năng lượng liên kết, sự thay đổi khoảng cách năng lượng HOMO-LUMO và phân bố thế điện tĩnh đã được tính toán. Năng lượng ổn định và đóng góp orbital được phân tích thông qua phương pháp orbital liên kết tự nhiên (NBO). Ngoài ra, phổ tán xạ Raman tăng cường bề mặt (SERS) cũng được mô phỏng nhằm khảo sát hiệu ứng tăng cường plasmon và ý nghĩa của nó trong lĩnh vực cảm biến sinh học. Kết quả cho thấy các cluster Ag₈ tạo tương tác bền với các base DNA, trong đó cytosine có ái lực mạnh nhất, tiếp theo là adenine, guanine và thymine. Cấu trúc hình học của cả cluster Ag₈ và các base DNA hầu như không thay đổi đáng kể sau khi tạo phức. Sự chuyển điện tích từ cluster Ag₈ sang các nguyên tử nitơ hoặc oxy trong base DNA cũng được ghi nhận. Những kết quả này cung cấp cơ sở lý thuyết quan trọng cho việc thiết kế các cảm biến sinh học DNA không sử dụng nhãn dựa trên hiệu ứng SERS, trong đó các cluster Ag₈ có thể đóng vai trò như các đầu dò hiệu quả cho nhận diện base chọn lọc và tăng cường tín hiệu.