树枝形载药纳米分子及其与生物膜相互作用的模拟研究

药物载体的优化和设计是纳米生物医学亟待解决的重要科学问题。本项目以树枝形纳米分子及其衍生体系、药物分子、生物膜为主要研究对象；使用计算机模拟技术，发展新的计算方法和粗粒化力场；研究树枝形载药纳米分子的结构、动力学特征及外界激励导致的响应行为，揭示树枝形纳米分子与药物分子间相互作用的规律，阐明树枝形纳米分子载药的微观机制，探索药物可控释放的方式和手段；研究树枝形载药纳米分子与生物膜相互作用的动力学过程及物理规律，阐明药物载体进入细胞内、逃离内吞体的机理，预测其生物学性能，指导新型药物载体的优化和设计。本项目涉及多学科领域，属于学科交叉性研究。本项目研究不仅为高效药物输运系统的设计开发和性能优化提供理论指导，还将为丰富高分子凝聚态物理的研究内容做出贡献。

开发安全高效的药物载体是生物材料科学和生物医学解决的重要科学问题，其中优化现有载体的功能占有重要的一部分。本项目旨在通过计算机模拟，以树枝形分子（PAMAM）为对象，研究其与药物小分子、细胞膜之间的相互作用，阐明树枝形分子的载药机理，探索药物可控释放的方式，揭示载体进入细胞内，逃离内吞体的途径。我们的研究发现pH环境、分子代数对PAMAM与膜作用具有重要影响，合适的pH和代数能导致细胞膜上形成pore，利用其通过细胞膜进入细胞内。此外，我们揭示了PAMAM分子内吞体逃离的机制是：局域PAMAM分子的存在降低膜破裂需要的内张力。根据内吞体逃离机理和病变组织pH特征以及电荷性质不同的纳米粒子与正常膜相互作用的特性，我们提出一种输运途径，此途径意在尽可能的减少输运中产生的毒性和提高输运效率。该项目发表SCI论文9篇，协助培养硕士研究生2名。