本文關(guān)鍵詞：碳納米顆粒的細(xì)胞毒性

  更多相關(guān)文章： 富勒烯 DOPC 細(xì)胞毒性 自組裝 腎上腺素受體 異丙腎上腺素

【摘要】：隨著納米科技的迅速發(fā)展,納米材料已經(jīng)深入到生活的多個領(lǐng)域,例如：化工領(lǐng)域,材料領(lǐng)域,醫(yī)藥領(lǐng)域等。自從1985年發(fā)現(xiàn)富勒烯分子以來,碳納米材料(富勒烯,碳納米纖維,碳納米管,石墨烯等)吸引了眾多科學(xué)家的興趣。憑借其優(yōu)良的物理化學(xué)性能,機(jī)械性能,導(dǎo)電性能,碳納米材料已經(jīng)成為納米材料中的熱門材料。本文,我們選取研究最為熱門的富勒烯分子作為碳納米材料。 富勒烯是脂溶性分子,在水溶液中易聚集成納米尺度的顆粒。水溶液中的富勒烯具有結(jié)晶特性,傾向于形成穩(wěn)定的聚集體結(jié)構(gòu)。這些納米顆粒可以穿過血-腦屏障進(jìn)入生物體內(nèi)。進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的富勒烯會影響細(xì)胞膜,膜蛋白,細(xì)胞器的正常功能。過去幾十年里已經(jīng)有很多人研究過單個富勒烯分子滲透過程(進(jìn)入細(xì)胞膜的過程)的能量變化以及單個富勒烯分子對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的影響。目前為止,沒有人用全原子模型研究過多個富勒烯分子的聚集過程以及富勒烯聚集體對脂質(zhì)膜結(jié)構(gòu)的影響。本文是在顯性溶劑中通過全原子分子動力學(xué)模擬研究了多個富勒烯分子的自組裝機(jī)制以及富勒烯聚集體對DOPC脂質(zhì)膜結(jié)構(gòu)的影響。模擬結(jié)果表明小的富勒烯聚集體能夠進(jìn)入脂質(zhì)膜,并傾向于停留在距離膜中心1.0nm的地方。我們發(fā)現(xiàn)富勒烯的自組裝機(jī)制有兩種：1)滲透之前已徹底完成自組裝過程；2)自組裝過程伴隨著整個滲透過程,即邊組裝邊滲透。在聚集過程中,富勒烯具有多種穩(wěn)定的堆積模式(如：等邊三角形,四面體,三角雙錐和畸形三角雙錐,畸形八面體)。富勒烯聚集體會明顯地影響脂質(zhì)膜的局部結(jié)構(gòu),但是對脂質(zhì)膜的整體結(jié)構(gòu)并無太大影響。 除了磷脂雙分子層,脂質(zhì)膜的另一重要組成部分便是膜蛋白。之前已有大量的研究表明富勒烯能與大量的蛋白結(jié)合并影響蛋白的生物活性。G-蛋白偶聯(lián)受體作為藥物分子作用靶點最多的跨膜蛋白,是一類對生物生命活動有重要影響的受體蛋白。目前為止,還沒有人研究過富勒烯與β2腎上腺素受體間的相互作用。富勒烯能夠通過疏水相互作用以及π-π堆積作用與β2腎上腺素受體的ECL2(extracellular loop2)和ICL2(intracellular loop2)結(jié)合。富勒烯衍生物(C60(OH)X,X=4,8)的羥基能與p2腎上腺素受體的ECL2, TM6, TM7形成牢固的氫鍵。富勒烯衍生物的幾個羥基就像爪子一樣牢牢地固定在結(jié)合位點的上方,堵住了配體進(jìn)入結(jié)合位點的入口。富勒烯衍生物的羥基數(shù)目越多,與β2腎上腺素受體的結(jié)合能力越強(qiáng)。當(dāng)C60(OH)8和異丙腎上腺素同時在β2腎上腺素受體的膜外時,C60(OH)8優(yōu)先與β2腎上腺素受體結(jié)合。雖然C60(OH)8并不是直接與結(jié)合位點作用,但是C60(OH)8卻能堵住配體的結(jié)合通道,阻礙配體將細(xì)胞外的信號傳遞給細(xì)胞內(nèi)的蛋白。衍生物中羥基的位置也會明顯影響它們的結(jié)合能力,羥基的位置越分散,與β2腎上腺素受體的結(jié)合能力越強(qiáng)。大多數(shù)情況下(除了C60_inl),富勒烯及其衍生物并不會進(jìn)入脂質(zhì)膜,而是待在β2腎上腺素受體附近。伴隨著富勒烯進(jìn)入脂質(zhì)膜,C60_in1體系中的ICL2會完全翻轉(zhuǎn)最終朝向富勒烯分子。富勒烯及其衍生物可能影響β2腎上腺素受體helix4的結(jié)構(gòu),導(dǎo)致helix4發(fā)生明顯的扭曲,尤其是在helix4的下半部分。當(dāng)富勒烯的表面上有4個羥基時,仍能觀察到helix4發(fā)生了明顯的扭曲。但是羥基數(shù)目增加到8時,helix4的結(jié)構(gòu)幾乎與純蛋白體系一樣,并沒有改變。因此增加富勒烯衍生物的羥基數(shù)目可以降低對β2腎上腺素受體結(jié)構(gòu)的影響。當(dāng)5個富勒烯分子同時放在膜外時,出乎意料的是helix4的結(jié)構(gòu)基本和晶體結(jié)構(gòu)一致。這是因為其中的4個富勒烯堆積成了小的聚集體,聚集體的結(jié)構(gòu)為四面體。雖然富勒烯及其衍生物能夠影響β2腎上腺素受體的局部結(jié)構(gòu),尤其是helix4的結(jié)構(gòu),但是并不會破壞β2腎上腺素受體的整體結(jié)構(gòu)。
【關(guān)鍵詞】：富勒烯 DOPC 細(xì)胞毒性 自組裝 腎上腺素受體 異丙腎上腺素
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：R114;O613.71
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 綜述13-38
• 1.1 碳納米材料13-22
• 1.1.1 富勒烯分子13-17
• 1.1.2 碳納米管17-22
• 1.2 雙分子層脂質(zhì)膜22-25
• 1.3 G-蛋白偶聯(lián)受體25-38
• 1.3.1 G-蛋白偶聯(lián)受體的結(jié)構(gòu)26-29
• 1.3.2 G-蛋白偶聯(lián)受體的功能29-31
• 1.3.3 G-蛋白偶聯(lián)受體的激活機(jī)制31-38
• 第二章 自組裝富勒烯納米顆粒對DOPC脂質(zhì)膜的影響38-55
• 2.1 引言38-39
• 2.2 理論與模型39-41
• 2.2.1 計算模型39-40
• 2.2.2 模擬參數(shù)40-41
• 2.3 結(jié)果與討論41-53
• 2.3.1 富勒烯的聚集動力學(xué)41-42
• 2.3.2 富勒烯聚集模式42-44
• 2.3.3 富勒烯分子的滲透過程44-50
• 2.3.4 富勒烯聚集體對DOPC脂質(zhì)膜的影響50-53
• 2.4 結(jié)論53-55
• 第三章 單個、多個富勒烯及其衍生物對β2AR的影響55-78
• 3.1 引言55-57
• 3.2 模型與方法57-59
• 3.2.1 C60、C60(OH)_x(X=4,8)、(-)-Isoproterenol的參數(shù)57
• 3.2.2 計算模型與理論方法57-59
• 3.3 結(jié)果與討論59-75
• 3.3.1 富勒烯及其衍生物的結(jié)合位點59-68
• 3.3.2 富勒烯及其衍生物對β2腎上腺素受體結(jié)構(gòu)的影響68-74
• 3.3.3 C60,C60(OH)_8與(-)-異丙腎上腺素受體的競爭機(jī)制74-75
• 3.4 結(jié)論75-78
• 第四章 結(jié)論與展望78-80
• 參考文獻(xiàn)80-89
• 科研成果89-90
• 致謝90

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：573218