碳纳米颗粒调控不同聚集阶段Aβ淀粉样蛋白聚集的物理机理研究

The mis-folding of Amyloid β protein and the formation of amyloid fibrillar aggregates are considered to be one of the most important causes of Alzheimer's disease. Since the discovery of Alzheimer's disease in 1906, for more than 100 years, there has been no medicine or therapy to treat such diseases effectively. Studies have shown that β-amyloid intermediates are more cytotoxic, while some of the nanoparticles and biological small molecules can significantly promote or inhibit β-amyloid fibrosis, which can reduce the formation of intermediates. However, the mechanism of the interaction between nanoparticles / small molecules and amyloid β protein at different aggregation stages has not yet been clarified. Here we use experimental methods combined with molecular dynamics simulations to explore the role of carbon nanoparticles in the regulation of amyloid β aggregates at different aggregation stages. At the same time, different carbon nanoparticles will be compared in study of the speed of promotion or inhibition, secondary structure formation and molecular dynamic differences. Thus, providing theoretical basis and ideas for the drugs design of Alzheimer's disease.

Amyloid β淀粉样蛋白的异常聚集和形成淀粉样纤维聚集物被认为是导致阿尔兹海默症的重要原因。自年发现阿尔兹海默症以来，这一百多年来在医学上尚未有有效治疗此类疾病的药物或手段。研究表明，β淀粉样蛋白的中间体更具有细胞毒性，部分纳米颗粒以及生物小分子能够有效地促进或者抑制β淀粉样蛋白的纤维化，从而能够减少中间体地产生。但是，纳米颗粒/小分子与不同聚集阶段的β淀粉样蛋白的相互作用机理尚未研究清楚。在此，我们使用实验手段与分子动力学模拟相结合的方法探索研究碳纳米颗粒(碳纳米管，富勒烯，石墨烯等)对不同聚集阶段的β淀粉样蛋白聚集体的调控作用。同时比较不同碳纳米颗粒对其促进或者抑制的快慢，二级结构的形成以及动力学的差异。从而为阿尔兹海默症药物的研发提供理论依据和设计思路。

Amyloid β淀粉样蛋白的异常聚集和形成淀粉样纤维聚集物被认为是导致阿尔兹海默症的重要原因。自年发现阿尔兹海默症以来，这一百多年来在医学上尚未有有效治疗此类疾病的药物或手段。研究表明，β淀粉样蛋白的中间体更具有细胞毒性，部分纳米颗粒以及生物小分子能够有效地促进或者抑制β淀粉样蛋白的纤维化，从而能够减少中间体地产生。但是，纳米颗粒/小分子与不同聚集阶段的β淀粉样蛋白的相互作用机理尚未研究清楚。在此，我们使用实验手段与分子动力学模拟相结合的方法探索研究碳纳米颗粒/小分子对不同聚集阶段的β淀粉样蛋白聚集体的调控作用。.我们通过原子力显微镜在单个 SWCNT 水平上探索了单壁碳纳米管 (SWCNT) 和预先形成的淀粉样蛋白-β (Aβ) 原纤维之间的相互作用。结果表明，SWCNTs可以部分破坏预先形成的Aβ原纤维并形成Aβ包围的-SWCNTs共轭物，并减少β-折叠结构。纳米力学测量表明，复合物的杨氏模量低于原纤维。此外，我们的 MD 模拟表明解离能力取决于 Aβ 原纤维的不同结合位点。.同时，我们研究了富勒烯醇与 hIAPP 的相互作用，并通过分子动力学模拟重点研究了 C60(OH)24对hIAPP 聚集的影响。通过原子力显微镜和硫代黄素 T 荧光实验发现了富勒烯醇对多肽具有强烈的抑制作用。 通过MD我们发现 C60(OH) 24通过与极性残基 T9、Q10、N14、N21、N22、N31、N35 和 T36 的氢键相互作用以及集体范德华和与 Y37 的氢键相互作用与 hIAPP 结合。.然后，我们研究了氧化石墨烯 (GO) 纳米片对 hIAPP 成熟原纤维的解离效应。结果清楚地表明 hIAPP 原纤维可以快速吸附在 GO 表面并有效地分解成短片段。同时，hIAPP原纤维的β-折叠结构被大大破坏。特别是原位原子力显微镜监测 hIAPP 原纤维和 GO 纳米片之间的实时相互作用。它提供了直接的证据表明 GO 纳米片对 hIAPP 原纤维的破坏主要发生在 GO 边缘。.最后，我们还做了硅基SERS衬底来检测蛋白和小分子，我们发现SiNRs 并在侧面修饰 AuNPs 在检测 R6G 分子方面实现了高重现性，而顶部的修饰获得了最强的拉曼增强。此外，具有侧面修饰SiNRs@AuNPs的衬底获得了最高的空间均匀性增强。