医学纳米颗粒对类细胞膜作用的仿真研究进展.pdf

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1、PIIII!一sWWW．pibb．ac．cn医学纳米颗粒对类细胞膜作用的仿真研究进展球顾宁”林绪波(东南大学生物科学与医学工程学院，生物电子学国家重点实验室，江苏省生物材料与器件重点实验室，南京210096)摘要细胞膜是包围细胞质、维持细胞内部组分动态平衡的一个半透膜，参与细胞黏附、离子传导、信号传导等分子生物学过程．类细胞膜提供了有效的模型研究这些生物学过程，故而分子层面上研究医学纳米颗粒对类细胞膜的作用有助于评估纳米颗粒的生物安全性以及促进纳米颗粒的生物医学应用．本文初步探讨了医学纳米颗粒对类细胞膜作用的仿真研究进展，并在此基础上结合膜生物物

2、理学的研究热点对后续的研究进行了展望．关键词医学纳米颗粒，类细胞膜，吸附，跨膜，仿真学科分类号Q2，Q6，Q7DOI：10．3724／SP．J．1206．2013．00279纳米技术在材料科学、传感、生物成像、医药dendrimer、聚合物、空心纳米结构等用于药物、和生物学等领域具有重要的应用，如量子点用于生基因载体，磁性材料的磁热效应、金纳米颗粒及碳物标记、碳纳米管和树状物(dendrimer)用于药物和族纳米材料的光热效应直接用于杀死肿瘤组织【Ⅻ．基因递送等【卜。】，因而得到社会的普遍关注．纳米．而纳米颗粒的不同化学组分、不同表面性质、不同生

3、物界面(nano—biointerface)问题的研究对于促进纳结构等均可能影响纳米颗粒与细胞的相互作用，从米颗粒安全的生物医学应用具有重要意义．其而影响其潜在的生物医学应用．因此，构建纳米颗中，纳米颗粒一细胞膜、纳米颗粒一蛋白质等生物粒模型、利用分子模拟方法从分子层面上研究纳米分子相互作用一直是研究的重点．然而，获得分子颗粒与细胞膜等细胞组成部分的相互作用，对促进层面上相互作用的动力学信息一直是研究的重要挑纳米颗粒的生物医学应用具有重要的意义．战．近年来，计算机模拟技术已被广泛应用于生物构建纳米颗粒模型的过程可分为四步：a．根分子、纳米颗粒与生

4、物分子作用的动力学研究，与据所要研究的生物医学问题选择相应的力场(force实验紧密结合共同探究纳米一生物界面问题[5-9]．本field，FF)；b．基于纳米颗粒的结构特征选择初步文主要探讨医学纳米颗粒对类细胞膜作用的仿真研的参数构建兼容于该力场的纳米颗粒模型；C．基究进展．于现有成熟的实验结果，进行相关的模拟，与实验对照修正纳米颗粒的模型参数；d．利用修正后纳1医学纳米颗粒及其模型构建米颗粒模型，模拟我们所感兴趣的生物医学过程，由于纳米颗粒具有尺寸小、比表面积大、表面与实验共同阐释或预测相关的作用机理．能高等特点，使其具有独特的光学、电学等性

5、质，在生物医学领域具有广泛的应用．我们称可应用于或进入人体内(如应用于为医学影像增强用的造影+国家重大科学研究计划项目(2011CB933503)，教育部博士研究生剂、纳米输药系统或药用纳米载体等生物医学应学术新人奖．·通讯联系人．用)的纳米颗粒为医学纳米颗粒．如碳纳米管、金Tel：025—83794960，E—mail：guning@sen．edu．cn纳米颗粒等可用于生物传感，磁性材料可用于收稿日期：2013．06．19，接受日期：2013．07．04MR]影像，量子点用于荧光成像等，脂质体、2013；40(10)顾宁，等：医学纳米颗粒对类细

6、胞膜作用的仿真研究进展·923·[28】Wong—EkkabutJ，BaoukinaS，TriampoW，eta1．Computerligandsinreceptor-mediatedendocytosisofnanoparticles．simulationstudyoffullerenetranslocationthroughlipidBiomaterials，2012，33(23)：5798—5802membranes．NatNanotechnol，2008，3(6)：363—368[46】LiYF，LiXJ，LiZH，eta1．Surfac

7、e—structure—regulatedpenetration【29】GinzburgVV，BalijepalliS．Modelingthethermodynamicsoftheofnanoparticlesacrossacellmembrane．Nanoscale，2012，4(12)：interactionofnanoparticlesthcellmembranes．NanoLett，2007，3768—37757(12)：3716—3722[47]MahmoudiM，Azadmaneshl(，ShokrgozarMA，et口f．Efect

8、of【30]YangKMaYQ．Computersimulationofthetranslocationofnanoparticleso