納米顆粒與生物膜相互作用的自洽場(chǎng)理論研究.pdf

1、納米顆粒與生物膜問(wèn)的相互作用對(duì)納米顆粒在細(xì)胞成像、生物傳感器的設(shè)計(jì)、藥物輸送及疾病診斷和治療等方面的應(yīng)用有著重要的影響。近幾年,對(duì)納米顆粒與生物膜之間相互作用的研究吸引了大量從事生物、物理、化學(xué)等領(lǐng)域科研工作者的廣泛興趣。
　　 生物膜是包圍在生物細(xì)胞及細(xì)胞器表面的雙層膜,它將細(xì)胞及細(xì)胞器與周圍的環(huán)境分割開來(lái),在生物體內(nèi)起重要作用。當(dāng)納米顆粒鑲嵌在膜表面或膜內(nèi)部時(shí),膜的形狀會(huì)發(fā)生變化,同時(shí)膜內(nèi)其他分子也會(huì)受其影響,重新排列。膜的

2、這種形變又會(huì)影響納米顆粒間有效相互作用及其分布。國(guó)內(nèi)外對(duì)納米顆粒與生物膜相互作用的實(shí)驗(yàn)和理論研究相對(duì)活躍,但由于尺寸的體系較小,且體系又是高度存在的,用實(shí)驗(yàn)研究比較困難,又因?yàn)樯锬づc納米顆粒間的相互作用比較復(fù)雜,體系的微觀性質(zhì)及很多實(shí)驗(yàn)結(jié)果的微觀物理機(jī)制仍然很不清楚。
　　 本文中,采用高分子體系的自洽場(chǎng)理論方法,重點(diǎn)考察在不同相互作用條件下納米顆粒跨膜輸運(yùn)過(guò)程中生物膜的形變情況及系統(tǒng)自由能的變化情況。結(jié)果表明:在納米顆?？缒?/p>

3、輸運(yùn)的過(guò)程中,隨著納米顆粒與生物膜之間相互作用的改變,生物膜的形狀呈現(xiàn)出不同的形變;進(jìn)一步,通過(guò)對(duì)系統(tǒng)自由能變化的分析,發(fā)現(xiàn)納米顆粒與生物膜之間的相互作用能顯著影響顆?？缒ぽ斶\(yùn)的難易程度。這些結(jié)果將為納米顆粒在生物領(lǐng)域的相關(guān)應(yīng)用提供一些理論參考。
　　 本論文中,我們著重從理論上研究納米顆粒與生物膜的相互作用對(duì)納米顆?？缒ぽ斶\(yùn)的影響,解釋了一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,預(yù)測(cè)了一些實(shí)驗(yàn)上沒(méi)有觀察到的結(jié)果,并提出了一種調(diào)控生物膜的各種成分在生物膜中

4、分布的方法。本文主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容:
　　 第一章中,簡(jiǎn)單了解生物膜體系及其分子的構(gòu)成。重點(diǎn)介紹生物膜與納米顆粒之間相互作用的研究進(jìn)展及其應(yīng)用；以及影響生物膜與納米顆粒之間相互作用及納米顆粒跨膜輸運(yùn)的微觀動(dòng)力學(xué)過(guò)程的相關(guān)因素。
　　 第二章中,先簡(jiǎn)單介紹研究生物膜模型的進(jìn)展及方法,方法包括微觀的全原子尺度模型、宏觀的唯象模型,以及介觀的粗?；瘓?chǎng)理論模型。建立在正則系綜的基礎(chǔ)上,對(duì)自洽場(chǎng)理論模型進(jìn)行重點(diǎn)介紹。利用高

5、斯模型逐步地介紹了自洽場(chǎng)方法的來(lái)由,進(jìn)一步介紹自洽場(chǎng)方法在簡(jiǎn)單的嵌段共聚物體系中的應(yīng)用,為研究生物膜與納米顆粒之間的相互作用的問(wèn)題作了鋪墊。自洽場(chǎng)理論作為一種粗粒化的平均場(chǎng)理論模型,能夠非常容易地處理尺寸較大的生物膜體系,并能方便的給出系統(tǒng)的自由能、熵、相互作用能、系統(tǒng)的微觀結(jié)構(gòu)等信息。它雖然忽略了好多細(xì)節(jié),但是卻能很好的反應(yīng)生物膜內(nèi)的磷脂分子的雙親性、有效形狀以及鏈的柔性等性質(zhì)。
　　 第三章中,主要介紹了自洽場(chǎng)理論在生物膜與