蛋白質(zhì)是重要的生物分子,是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)。它與外界環(huán)境的界面作用與很多生命過程如細(xì)胞粘附、組織發(fā)育等密切相關(guān)。理解蛋白質(zhì)與表面的相互作用及機制,不僅具有重要的基礎(chǔ)意義,而且在納米材料生物效應(yīng)的研究中也有著潛在的應(yīng)用價值。我們利用兩種計算模擬方法,搭建了多尺度的模型系統(tǒng),圍繞蛋白質(zhì)界面作用的重要環(huán)節(jié)(吸附、脫附等)及其關(guān)鍵影響因素(界面水等)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,并觀察到了生物分子界面行為中的標(biāo)度關(guān)系。本論文的第三章和第四章,我們采用分子動力學(xué)模擬方法,對人血清白蛋白在氨基封端的自組裝單層所修飾的金納米表面的界面行為,特別是當(dāng)溶液pH變化時蛋白質(zhì)的自發(fā)脫附行為,進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。當(dāng)溶液pH較低時,蛋白質(zhì)能夠通過鹽橋作用吸附在表面。當(dāng)溶液pH升高時,蛋白質(zhì)處于弱吸附狀態(tài),且蛋白質(zhì)存在橫向擴散現(xiàn)象,蛋白與表面之間的夾層水分子數(shù)增多。當(dāng)溶液pH值進(jìn)一步升高時,進(jìn)一步增強的蛋白質(zhì)橫向擴散和增多的夾層水分子促進(jìn)了鹽橋的斷裂并且抑制了蛋白質(zhì)和表面之間鹽橋的重新形成,蛋白質(zhì)逐漸從表面脫附。本研究所發(fā)現(xiàn)的蛋白的自發(fā)脫附過程及其機制有助于納米材料防污表面的開發(fā)和生物安全性的提高。我們首次刻畫了蛋白的自發(fā)脫附過程...

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２牛血清白蛋白吸附的氧化石墨烯的細(xì)胞毒性降低

材料的破壞，進(jìn)而顯著降低納米材料的細(xì)胞毒性。比如，Ｈｕ等人２１的研究發(fā)現(xiàn)，??與氧化石墨烯會引起細(xì)胞膜破裂的不可逆的損傷不同，被胎牛血清所包裹的氧化??石墨烯對細(xì)胞膜完整性的影響非常小，如圖１．１所示。也就是說蛋白質(zhì)在氧化石??墨烯表面的吸附會顯著降低氧化石墨烯的細(xì)胞毒性。同樣的....

圖１．３細(xì)胞表面受體識別與納米顆粒結(jié)合的蛋白，導(dǎo)致受體介導(dǎo)的細(xì)胞對納米顆??粒的攝取

還能夠影響細(xì)胞對納米材料的攝取水平和攝取途徑１９，２３，２７。這是因為??吸附在納米材料表面的蛋白質(zhì)可以與細(xì)胞膜上的受體產(chǎn)生特異性的相互作用，從??而導(dǎo)致納米材料被特定識別，如圖１．３所示２３。比如，被在激活補體系統(tǒng)中發(fā)揮??關(guān)鍵作用的蛋白質(zhì)一補體蛋白所吸附的納米顆粒，很容易被吞....

圖１．４由轉(zhuǎn)鐵蛋白（紅色）修飾的納米顆粒容易與可溶性轉(zhuǎn)鐵蛋白受體（ａ）以及??細(xì)胞膜上的靶向受體結(jié)合（ｂ），血液中蛋白質(zhì)在由轉(zhuǎn)鐵蛋白（紅色）修飾的納米??

還能夠影響細(xì)胞對納米材料的攝取水平和攝取途徑１９，２３，２７。這是因為??吸附在納米材料表面的蛋白質(zhì)可以與細(xì)胞膜上的受體產(chǎn)生特異性的相互作用，從??而導(dǎo)致納米材料被特定識別，如圖１．３所示２３。比如，被在激活補體系統(tǒng)中發(fā)揮??關(guān)鍵作用的蛋白質(zhì)一補體蛋白所吸附的納米顆粒，很容易被吞....

圖１．５蛋白質(zhì)在材料表面吸附后容易發(fā)生構(gòu)型改變

?第一章緒論??受體以及細(xì)胞膜上的靶向受體的結(jié)合（圖１．４）。此時盡管納米顆粒依然可以繼續(xù)??進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)部，但是轉(zhuǎn)鐵蛋白的靶向特異性喪失。??蛋白質(zhì)在納米材料上的吸附，還有可能損傷免疫防御機制，進(jìn)而引發(fā)疾病。??比如，小鼠肺表面的活性劑蛋白Ａ和Ｄ就很容易吸附在出現(xiàn)在肺部附近的碳....

本文編號：4016565