Bendamustine or Treanda™ is used as an anti-cancer drug, especially in treatment of hematologic malignancies. In view of the immense importance of drug/sensor issues, here we report adsorption behavior of this drug in presence of six nanosensors including aluminum nitride (AlN), carbon, and Si-doped carbon nanocones and nanosheets, at B3LYP/6-31G* level of theory. Electrical conductivity of these nanoadsorbents is probed against that of bendamustine for assessing their abilities of drug sensing with possible implications in drug delivery. The adsorption energy (E ad ), doping energy (E dop ), HOMO energy (E H ), LUMO energy (E L ), HOMO-LUMO band gap (E g ), change of band gaps in percent (%∆E g ), change of natural bond orbital (NBO) charges (∆Q), conduction electron population (N), and density of state (DOS) plots are calculated. More E ad , ∆Q, and N values imply more interaction between bendamustine and nanosensor which lead to a strong recognition of the drug. The interaction of AlN nanosheet and bendamustine shows the highest E ad , %∆E g , and ∆Q (− 28.8 kcal/mol, − 33.6%, and 0.4 e, respectively) which make AlN nanosheet as the most promising among our scrutinized nanosensors. A negative E dop indicates an exothermic doping process, where Si atom improves the electronic sensitivity of C nanocone and nanosheet. All calculated E ad and %∆E g turn out as negative values which reveal that electrical conductivity of our scrutinized nanostructures are increased upon adsorbing process which makes them efficient sensors for bendamustine. Graphical abstract

中文翻译：

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通过 DFT 通过 AlN 和 Si 掺杂的 C 纳米锥和纳米片传感器检测苯达莫司汀抗癌药物

Bendamustine 或 Treanda™ 被用作抗癌药物，尤其是在治疗血液系统恶性肿瘤方面。鉴于药物/传感器问题的巨大重要性，我们在此报告了该药物在 B3LYP/6-31G* 处存在六种纳米传感器（包括氮化铝 (AlN)、碳和掺硅碳纳米锥和纳米片）时的吸附行为*理论水平。将这些纳米吸附剂的电导率与苯达莫司汀的电导率进行对比，以评估它们的药物传感能力，并可能对药物递送产生影响。吸附能（E ad ）、掺杂能（E dop ）、HOMO 能量（EH ）、LUMO 能量（EL ）、HOMO-LUMO 带隙（E g ）、带隙变化百分比（%∆E g ），计算自然键轨道 (NBO) 电荷 (ΔQ)、传导电子群 (N) 和状态密度 (DOS) 曲线的变化。更多 E ad , ∆Q, 和 N 值意味着苯达莫司汀和纳米传感器之间有更多的相互作用，从而导致对药物的强烈识别。AlN 纳米片和苯达莫司汀的相互作用显示出最高的 E ad 、%∆E g 和 ∆Q（分别为 - 28.8 kcal/mol、- 33.6% 和 0.4 e），这使 AlN 纳米片成为我们仔细研究的纳米传感器中最有前途的. 负 E dop 表示放热掺杂过程，其中 Si 原子提高了 C 纳米锥和纳米片的电子灵敏度。所有计算出的 E ad 和 %∆E g 都为负值，这表明我们仔细研究的纳米结构的电导率在吸附过程中增加，这使得它们成为苯达莫司汀的有效传感器。图形概要 AlN 纳米片和苯达莫司汀的相互作用显示出最高的 E ad 、%∆E g 和 ∆Q（分别为 - 28.8 kcal/mol、- 33.6% 和 0.4 e），这使 AlN 纳米片成为我们仔细研究的纳米传感器中最有前途的. 负 E dop 表示放热掺杂过程，其中 Si 原子提高了 C 纳米锥和纳米片的电子灵敏度。所有计算出的 E ad 和 %∆E g 都为负值，这表明我们仔细研究的纳米结构的电导率在吸附过程中增加，这使得它们成为苯达莫司汀的有效传感器。图形概要 AlN 纳米片和苯达莫司汀的相互作用显示出最高的 E ad 、%∆E g 和 ∆Q（分别为 - 28.8 kcal/mol、- 33.6% 和 0.4 e），这使 AlN 纳米片成为我们仔细研究的纳米传感器中最有前途的. 负 E dop 表示放热掺杂过程，其中 Si 原子提高了 C 纳米锥和纳米片的电子灵敏度。所有计算出的 E ad 和 %∆E g 都为负值，这表明我们仔细研究的纳米结构的电导率在吸附过程中增加，这使得它们成为苯达莫司汀的有效传感器。图形概要 负 E dop 表示放热掺杂过程，其中 Si 原子提高了 C 纳米锥和纳米片的电子灵敏度。所有计算出的 E ad 和 %∆E g 都为负值，这表明我们仔细研究的纳米结构的电导率在吸附过程中增加，这使得它们成为苯达莫司汀的有效传感器。图形概要 负 E dop 表示放热掺杂过程，其中 Si 原子提高了 C 纳米锥和纳米片的电子灵敏度。所有计算出的 E ad 和 %∆E g 都为负值，这表明我们仔细研究的纳米结构的电导率在吸附过程中增加，这使得它们成为苯达莫司汀的有效传感器。图形概要