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

Bahía Blanca

Jornada; IX Jornadas Abiertas de Física; 2018

Departamento de Física - Universidad Nacional del Sur

La dopamina (DA) es unacatecolamina cuyas moléculas se enlazan a receptores superficiales de lascélulas en humanos y mamíferos, activándolos. Como neurotrasmisor cumple unimportante papel fisiológico en los sistemas nervioso central, renal yhormonal. Por lo tanto es de sumo interés médico y farmacológico estudiar lasinteracciones en las que esta molécula biológica está involucrada.Experimentalmente se sabe que, de acuerdo al pH del medio solvente, puedenpresentarse diferentes formas de esta catecolamina, incluyendo las especiesneutra, zwitteriónica, catiónica y aniónica. Recientemente se han publicadodiversas propuestas para la detección de DA basadas en voltametría cíclica yespectroscopía Raman realzada en superficie. En este último caso   el empleo de partículas coloidales de Agcomo substrato para la adsorción de DA permite una mejor detección de lamolécula. En el presente trabajo estudiamos teóricamentela adsorción de las especies neutra (NDA), zwitteriónica (ZDA), protonada (PDA)y desprotonada (DPDA) sobre la cara (111) de Ag. Esto se efectuó dentro delformalismo de Density Functional Theory (DFT) tal como está implementado en elVienna Ab Initio Simulation Package (VASP). Los slabs que se repiten en ladirección normal y que representan la superficie de Ag(111) contienen cuatrocapas de átomos y una región vacía adecuadamente espaciada. En la optimizacióngeométrica se dejaron relajar las especies adsorbidas y la primera capa deátomos de Ag. Como orientación inicial para la adsorción de cada una de lasespecies mencionadas se adoptó aquella en que su anillo aromático se ubicaparalelamente a la superficie de Ag. Los cálculos muestran que laadsorción de PDA es un proceso más favorable que la de ZDA, mientras que laadsorción de DPDA está altamente desfavorecida en comparación con la de ZDA. Lainteracción adsorbato-substrato se evaluó calculando el cambio sufrido por ladensidad de carga electrónica de los fragmentos intervinientes y realizando unanálisis de las cargas atómicas mediante el método DEEC6. Los resultadosseñalan que se produce una importante reorganización de la carga electrónica.Mientras las especies neutra, zwitteriónica y protonada adquieren una carganeta positiva, la especie desprotonada posee una carga neta negativa. Tambiénse estudió el efecto de un campo eléctrico homogéneo en la adsorción de lasdiferentes 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.