纳米粒子在细胞膜表面转动的有效调控

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         调控纳米尺寸的颗粒或蛋白质在细胞膜表面上的运动是当前生物纳米技术面临的一个巨大挑战。细胞膜是众多生物反应和活动发生的场所。一些重要的生物反应大都通过调节膜蛋白质精细的构型变化或微小的运动来完成,以维持细胞的正常生命活动。而另一方面,随着纳米技术的快速发展,如何利用纳米粒子来作为药物和基因运输载体,来实现药物的传递以及细胞成像和诊断,成为生物纳米技术发展的一个关键。近年来,越来越多的证据表明调控纳米粒子在细胞膜上的运动是实现这一重要目标的关键之一。而且,纳米粒子的这一运动行为也可为理解蛋白质复杂的运动提供一种简单但适用的模型。因此,深入理解纳米粒子在细胞表面的运动成为现代生物技术研究的重要课题之一。

         针对这一目标,最近苏州大学软凝聚态物理及交叉研究中心杨恺博士课题组利用计算机模拟技术,成功实现了对纳米粒子在细胞膜表面转动行为(自旋转动)地有效控制,相关结果发表在Small上(DOI: 10.1002/smll.201501885)。

        通过对纳米粒子表面进行不对称的修饰,使其表面分别带有不同长度或链刚性的配体。在保持配体其他化学性质和表面嫁接密度相同的条件下,他们的计算机模拟实验表明,无论粒子初始构型如何,最终纳米粒子总是倾向于用修饰有较短或刚性更强的配体的一面来与细胞膜结合。而且,为了实现这一构型,纳米粒子会自发地旋转其本身来完成这一个相互作用构型。进一步的理论分析表明,纳米粒子在细胞膜上的自发旋转与粒子表面配体的构象转变和膜的形变密切联系。这些研究结果为调控纳米粒子细微运动提供了一个简单但非常有效的方法,为今后开发精确靶向于细胞膜的超分辨率新显像剂和药物载体提供了一个重要思路。 online casino