La adsorción de diferentes especies de dopamina sobre Ag(111): un estudio teórico del grado de protonación y del efecto del campo eléctrico

A. C. ROSSI; L. A. MEIER; N. F. DOMANCICH; N. J. CASTELLANI

Encuentro; 103a Reunión de la Asociación Física Argentina; 2018

La dopamina (DA) es una catecolamina cuyas moléculas seenlazan a receptores superficiales de las células en  humanos y  mamíferos,  activándolos. Como  neurotrasmisor  cumple un  importante  papel  fisiológico  en  lossistemas nervioso central, renal y hormonal. Por lo tanto es de sumo interés médicoy farmacológico estudiar las interacciones en las que esta molécula biológica estáinvolucrada. Experimentalmente se sabe que, de acuerdo al pH del mediosolvente, pueden presentarse diferentes formas de esta catecolamina, incluyendolas especies neutra, zwitteri´onica, catiónica y aniónica. Recientemente se hanpublicado diversas propuestas para la detección de DA basadas en voltametría cíclicay espectroscopia Raman realzada en superficie. En este ´último caso el empleo departículas coloidales de Ag como substrato para la adsorción de DA permite unamejor detección de la molécula. En el presente trabajo estudiamos teóricamentela adsorción de las especies neutra (NDA), zwitteri´onica (ZDA), protonada(PDA) y desprotonada (DPDA) sobre la cara (111) de Ag. Esto se efectuó dentrodel formalismo de Density Functional Theory (DFT) tal como está implementado enel Vienna Ab Initio Simulation Package (VASP). Los slabs que se repiten en la direcciónnormal y que representan la superficie de Ag(111) contienen cuatro capas de átomosy una región vacía adecuadamente espaciada. En la optimización geométrica sedejaron relajar las especies adsorbidas y la primera capa de átomos de Ag. Comoorientación inicial para la adsorción de cada una de las especies mencionadasse adoptó aquella en que su anillo aromático se ubica paralemente a la superficiede Ag. Los cálculos muestran que la adsorción de PDA es un proceso másfavorable que la de ZDA, mientras que la adsorción de DPDA está altamentedesfavorecida en comparación con la de ZDA. La interacción adsorbato-substratose evaluó calculando el cambio sufrido por la densidad de carga electrónica delos fragmentos intervinientes y realizando un análisis de las cargas atómicasmediante el método DEEC6. Los resultados señalan que se produce una importante reorganizaciónde la carga electrónica. Mientras las especies neutra, zwitteri´onica y protonadaadquieren una carga neta positiva, la especie desprotonada posee una carga netanegativa. También se estudió el efecto de un campo eléctrico homogéneo en la adsorciónde las diferentes especies de DA. En particular se observó que un campo eléctriconegativo estabiliza el sistema ZDA/Ag(111) y que la molécula de ZDA resulta máspositivamente cargada. Por otro lado, un campo eléctrico positivo desestabilizadicho sistema, resultando una molécula de ZDA menos positivamente cargada.