【摘要】：納米材料的制備與使用是納米科技的重要分支之一,其中碳納米材料正在發(fā)展成為當(dāng)前的研究焦點(diǎn)。作為碳納米材料的典型代表碳納米管在藥物載體、基因載體、生物成像、抗病毒、抗菌以及生物傳感器等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域均具有寬闊的應(yīng)用前景。盡管碳納米管在生物體內(nèi)誘發(fā)的反應(yīng)可能復(fù)雜多樣,但這些反應(yīng)無(wú)一例外均要求碳納米管首先跨越生物膜的屏障,才能最終抵達(dá)目標(biāo)細(xì)胞腔隙。因此,闡明碳納米管與生物膜之間的界面作用機(jī)制十分重要。本文通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)手段對(duì)碳納米管與生物膜相互作用進(jìn)行模擬研究。根據(jù)模擬的特點(diǎn),選取namd平臺(tái)作為主要的分子動(dòng)力學(xué)研究手段。生物膜最主要的成分與結(jié)構(gòu)為磷脂雙分子層,且生物膜與碳納米管相互作用過(guò)程中起主要作用的是磷脂分子,故將生物膜簡(jiǎn)化為磷脂雙分子層。本文以使用較多的單壁碳納米管(Single-wall Carbon Nanotubes,SWCNT)為主要對(duì)象進(jìn)行研究。首先建立了純單壁碳納米管模型與磷脂雙分子層模型,并模擬在自然狀態(tài)下SWCNT與磷脂雙分子層相互作用過(guò)程。探究SWCNT的不同空間位置、不同溶液環(huán)境與SWCNT不同尺寸對(duì)兩者相互作用的影響,發(fā)現(xiàn)該三方面因素對(duì)模擬過(guò)程的影響作用不甚顯著,故在此基礎(chǔ)上繼續(xù)復(fù)雜模型與深化模擬。探究呈現(xiàn)不同懸立角的SWCNT在不同大小外力作用下與磷脂雙分子層的相互作用過(guò)程中的行為表現(xiàn),以及磷脂雙分子層在該過(guò)程中的構(gòu)象變化。同時(shí)在了解SWCNT與磷脂雙分子層相互作用的基本情況后,對(duì)SWCNT進(jìn)行功能化處理,即在SWCNT端部修飾帶電基團(tuán),使其帶有4個(gè)羧基(COO-)。模擬羧基修飾后的單壁碳納米管與磷脂雙分子層相互作用過(guò)程,并探究NaCl、CaCl_2不同溶液環(huán)境對(duì)該過(guò)程的影響。發(fā)現(xiàn)當(dāng)SWCNT修飾有帶負(fù)電基團(tuán)時(shí),與磷脂雙分子層出現(xiàn)排斥作用,但在離子溶液環(huán)境下,排斥作用得到一定的緩和。SWCNT-COO-的負(fù)電基團(tuán)與磷脂雙分子層的親水層對(duì)陽(yáng)離子均具有一定的吸引作用,但兩者的對(duì)陽(yáng)離子的吸引作用程度不同,使得陽(yáng)離子在SWCNT-COO-與磷脂雙分子層界面無(wú)法形成橋梁作用,SWCNT-COO-無(wú)法穩(wěn)定在磷脂雙分子層表面。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.1;O613.71
【圖文】：

以及由此可能引發(fā)的生物安全性問(wèn)題。圖1-1 為碳納米管作為藥物的載體示意圖，其中尾端用 C60封住。如何對(duì)碳納米管進(jìn)行充分利用使其能最大限度發(fā)揮在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用潛能，是能否實(shí)現(xiàn)人類(lèi)生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域里程碑性跨越需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。在挖掘碳納米管優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，其生物安全性也是這幾年納米材料應(yīng)用需要重點(diǎn)關(guān)注的焦點(diǎn)之一。已有相關(guān)研究表明使用碳納米管出現(xiàn)了生物毒性的現(xiàn)象，表現(xiàn)為細(xì)胞質(zhì)收縮，細(xì)胞核皺縮和嗜酸性改變以及細(xì)胞膜無(wú)法愈合、破裂等不可逆

C60滲透磷脂雙分子層模擬構(gòu)象圖

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2722038