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Estudo teórico do efeito solvente em sondas fluorescentes
Felipe Willemann
Universidade de São Paulo
Now you could share with me your questions, observations and congratulations
Create a topicO Laurdan é uma sonda fluorescente amplamente usada no estudo de sistemas biológicos. Estudamos essa molécula e os efeitos de solvente utilizando cálculos de mecânica quântica (QM) e simulações de mecânica molecular (MM). Os solventes considerados foram o ciclohexano e o metanol. Foram usados conjuntos de cargas não polarizadas e polarizadas da sonda nas simulações. Com configurações extraídas das trajetórias, calculamos as três primeiras excitações eletrônicas do Laurdan. Os espectros de absorção foram construídos e os valores dos números de onda dos picos foram comparados com resultados experimentais.
Erica Moreno
Boa tarde Felipe!
Parabéns pelo seu trabalho e excelente apresentação.
Quais as perspectivas do seu trabalho? Vocês pensam em testar outros campos de força para o sistema? Em caso afirmativo, quais?
Muito obrigada.
Ricardo Oliveira
Olá Felipe, excelente trabalho! Não entendi a escolha dos funcionais. Inicialmente eu não faria a mesma escolha que você. Por que você escolheu esses funcionais? Eu teria testado primeiro o CAM-B3LYP, PBE0 e wB97-XD.
Felipe Willemann
Bom dia, Ricardo! Então, eu não consegui encaixar na apresentação essa infromação, porém nós de fato testamos os funcionais CAM-B3LYP e wB97-XD (mas não o PBE0) junto com o B3LYP, BHandHLYP, M062x e LC-wPBE através de um benchmark com cálculos TD. Comparando com resultados teóricos já obtidos no nosso grupo [1], verificamos que o B3LYP e o M062x foram os mais adequados, por isso escolhemos eles para o restante do trabalho.
[1] J. Chem. Phys. 153, 244104 (2020).
Lucas Modesto da Costa
Olá Felipe, excelente apresentação.
Eu tenho trabalhado com o GAFF e atualizado as cargas com CHelpG, mas ainda não apliquei para cálculo de absorção, apenas na parte estrutural.
Minha dúvida é se a troca de cargas modifica a estrutura do soluto ou a interação do soluto com o solvente em torno.
Já q vc possui as geometrias com cargas via GAFF e CHelpG, vc chegou a verificar se há mudanças na função de distribuição radial entre soluto e solvente?
Sendo o soluto flexível, é complicado verificar diferenças estruturais nas duas simulações de cargas diferentes. Vc tem uma ideia de como comparar as estruturas do soluto para as simulações com cargas diferentes?
Sucesso.
Felipe Willemann
Muito obrigado, Lucas! Sim, a mudança de cargas altera a forma como o soluto se organiza no solvente e as suas interações. No nosso caso, com simulações flexíveis de uma molécula desse tamanho, é difícil olhar para somente uma ou outra geometria, então em nossa análise (ainda em andamento) nós usamos a evolução temporal de alguns parâmetros como: distância "end-to-end", raio de giro e parâmetro de ordem de deutério do Laurdan. Dessa forma, observamos que existe uma tendência da sonda ficar mais "compacta" após a polarização, porém isso não alterou muito a função de distribuição radial (fora o caso da solvatação em metanol, na qual a primeira camada de solvatação ganhou uma molécua de solvente). Já na RDF do átomo de Nitrogênio do soluto especificamente, a primeira camada de solvatação simplesmente sumiu após a polarização e nós ainda estamos estudando esse efeito. É importante destacar que o processo de polarização não está completo aqui, uma vez que nós fizemos somente 1 cálculo CHelpG para cada solvatação, então as RDFs ainda podem mudar significativamente. Apesar disso, a consequência mais expressiva da polarização até agora foi, de fato, a diferença no solvatocromismo do espectro de absorção, que também reflete como a mudança das cargas influenciou na estrutura do soluto e nas suas interações com o solvente.
Jorge Maurício da Silva Brito
Oi Felipe, boa noite.
Quero parabenizá-lo pelo excelente trabalho. Adorei.
Felipe Willemann
Muito obrigado! Fico muito feliz que tenha gostado!
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Felipe Willemann
Muito obrigado, Erica! As nossas perspectivas para esse trabalho são: continuar o processo de polarização da sonda (utilizando o método sequencial S-QM/MM já desenvolvido no nosso grupo de pesquisa [1][2][3]) para investigar mais a fundo o efeito de solvatocromismo e obter o conjunto de cargas que usaremos nas simulações em bicamadas lipídicas, uma vez que queremos estudar o Laurdan nesses sistemas heterogêneos. A nossa hipótese é que a cadeia carbônica da molécula irá ficar para fora da camada devido à diferênça de polaridade.
Em relação ao uso de outros campos de força, nós vamos continuar com o GAFF para o Laurdan.
[1] K. Coutinho, S. Canuto; Adv. Quantum Chem., 28, 89 (1997).
[2] K. Coutinho and S. Canuto, J. Chem. Phys., 113, 9132 (2000).
[3] S. Canuto, K. Coutinho, M. C. Zerner, J. Chem. Phys., 112, 7293 (2000).