生物膜表面张力传播动力学的多尺度模拟研究

项目名称： 生物膜表面张力传播动力学的多尺度模拟研究

项目编号： No.21303269

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 岳同涛

作者单位： 中国石油大学（华东）

项目金额： 25万元

中文摘要： 生物膜是细胞的重要组成部分，其在众多细胞活动中起到十分关键的作用。此外，生物膜始终处于不断流动和波动的状态，这种动态性质对其生物功能的发挥至关重要。因此对于生物膜动态性质的研究是理解其生物功能的重要途径。基于表面张力是影响生物膜动态性质的决定性因素，本项目拟采用多尺度的分子模拟方法，系统研究生物膜表面张力的传播动力学性质。首先，开展粗粒化的分子动力学模拟，从介观尺度上揭示生物膜表面张力的传播速率及传播路径，并深入探索表面张力的传播与生物膜微相转变、微相分离之间的耦合关系；其次，开展全原子分子动力学模拟，从微观尺度上阐明表面张力传播动力学的分子机制，并在此基础上进一步探明外界因素对生物膜动态性质的影响；最后，引入不同性质的几何纳米粒子，重点研究纳米粒子的吸附对生物膜表面张力传播性质的影响，进而帮助我们理解纳米粒子与生物膜的相互作用机理，为其在生物医学领域的安全应用提供必要的理论指导。

中文关键词： 生物膜；表面张力；膜重构；纳米粒子；传播动力学

英文摘要： As an important component of a cell, biomembrane plays critical roles in many cellular activities. Besides, fluidity and fluctuation are two main reflections of membrane dynamic property, which is quite important to its biofunction. Therefore,studying on the dynamic property of biomembrane is an important way to understand its biofunction. Due to the fact that surface tension is an important determinant to the dynamic property of biomembrane, in this program, we will perform the multi-scale molecular simulations to investigate systemetically the propagation dynamics of membrane surface tension. First, we will perform the coarse-grained molecular dynamics simulations to investigate both the velocity and pathway of membrane tension propagation in a mesoscopic scale, and then explore the coupling between membrane tension propagation and microphase transition and seperation. Second, using the all-atom molecular dynamics simulation method, we will investigate the propagation mechanism of membrane surface tension in a microscalethe molecular level. On this basis,we will further study the effect of external parameters on the membrane dynamic property. At last, we will introduce nanoparticles with different properties to the system, and investigate the effect of nanoparticles adsorption on the membrane tension propagati

英文关键词： Biomembrane；surface tension；membrane shape transformation；nanoparticle；propagation dynamics