電中性PAMAM dendrimer與肺表面活性劑相互作用的分子動力學(xué)模擬

隨著納米材料的廣泛應(yīng)用，納米材料的生物學(xué)效應(yīng)亦得到了越來越多的關(guān)注。大量的研究表明，納米材料可隨空氣經(jīng)呼吸道進(jìn)入肺部，甚至抵達(dá)肺泡。肺表面活性劑是肺泡的一個重要組分結(jié)構(gòu)，其對穩(wěn)定肺泡的功能起重要作用。然而，納米材料的介入對肺表面活性劑結(jié)構(gòu)和功能的影響則鮮有分子層面上的研究結(jié)果。因而，我們構(gòu)造了PAMAM dendrimer（一種較廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的“明星”納米材料）與模型肺表面活性劑相互作用的仿真模型（Fig.1），運(yùn)用分子動力學(xué)模擬研究了隨空氣進(jìn)入肺泡的電中性PAMAM dendrimer與模型肺表面活性劑的相互作用過程。我們首先考察了呼氣過程，研究表明不同代（G3，G5，G7）的電中性PAMAM dendrimer對模型肺表面活性劑的影響差異較大。G3 PAMAM dendrimer對模型肺表面活性劑的影響較小，G5、G7則促使模型肺表面活性劑產(chǎn)生較大形變的結(jié)構(gòu)并且抑制氣液界面上的表面活性劑分子在呼氣過程中的正常相變（Fig.2，F(xiàn)ig.3）。肺表面活性劑相關(guān)的模擬工作將繼續(xù)提供更多分子層面上的結(jié)構(gòu)和動力學(xué)信息，以促進(jìn)肺表面活性劑結(jié)構(gòu)和功能缺失相關(guān)疾病的機(jī)理解釋。

Xubo Lin, Yang Li, Ning Gu.Molecular dynamics simulations of the interactions of charge-neutral PAMAM dendrimers with pulmonary surfactant. Soft Matter, 2011, Soft Matter, 2011, 7, 3882–3888

Fig.1 PAMAM dendrimer與模型肺表面活性劑相互作用的仿真模型

Fig.2 呼氣過程中肺表面活性劑的正常相變過程

Fig.3 不同代電中性PAMAM dendrimer（G3、G5、G7）作用下界面肺表面活性劑分子的相變情況