论文部分内容阅读
生物电磁学是研究电磁波与生物系统相互作用的边缘交叉学科，其研究涉及到社会及人们生活的方方面面，因此受到社会各界越来越多的关注。高强度短脉冲电场能诱导细胞及囊泡电融合，广泛应用于生物技术和医学方面。本文中我们利用粗粒化分子动力学方法模拟了在高强度短脉冲电场下，小型囊泡发生融合的不同方式，提出了对于囊泡在强脉冲电场中电融合的分子尺度细节的深刻理解。我们的模拟展现了囊泡在电场中三种不同的融合方式，根据融合过程中囊泡的演变分别命名为:修正杆状模型、开孔半融合模型和双开孔合并模型，这些融合方式可以由融合早期电穿孔时囊泡的破损情况来确定。我们的模拟结果表明高强度短脉冲电场诱导细胞或囊泡融合是一种快速、有效且可控的方法。 此外，纳米生物电磁技术是也当前生物电磁学研究的一个重要领域，主要研究在纳米尺度下电磁生物效应以及纳米生物材料的电磁特性及应用等，为生物医学的应用发展及基础理论的研究提供了新的途径。近年来纳米生物技术成为国际生物技术领域的前沿和热点之一，其中，由于纳米生物材料在电磁学、光学、化学等方面都展现出独特的性质，而成为药物运输、靶向的基因治疗载体系统的良好介质。本文介绍了单分子C60及其聚合物穿过囊泡的粗粒化分子动力学研究，与平面膜相比，我们发现C60在穿透囊泡膜时表现出了独特的性质。富勒烯在囊泡双层膜中的最终位置附着在靠近囊泡膜的内层磷脂分子头部区域，这种特性能够通过勒纳德琼斯(LJ)相互作用能和C60沿径向穿过囊泡膜的自由能（由平均力势PMF表示）分布来得到验证。我们的研究还表明当水溶液中C60的浓度不高时，C60的穿透并未对囊泡膜的结构有较大的影响。我们的研究阐述了C60和囊泡相互作用的机制，同时为C60穿入囊泡膜提供了一个强有力的证据，可为药物或基因运输选择载体注入的最佳位置提供很好的蓝图。