项目名称: 复杂纳米颗粒与仿生物膜相互作用的物理机理

项目编号: No.11474155

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 马余强

作者单位: 南京大学

项目金额: 95万元

中文摘要: 生物相容的纳米颗粒的非能量和能量输运途径是生命科学的前沿热点问题。相关新纳米材料合成和细胞层面研究逐年递增。由于细胞种类多样性和细胞环境复杂性,尚存在一些不一致的结论和无法解释的现象。如何全面系统地理解纳米颗粒-膜相互作用与纳米颗粒非能量输运的关联是研究这一热点问题的关键。在此,我们基于仿生物膜模型,选择带正电纳米颗粒(软、硬)、双亲性纳米颗粒(有序、无序表面形貌)和具有多价识别功能团的仿病毒纳米颗粒(低价、多价识别),从实验的角度,结合理论和模拟,研究1)纳米颗粒在仿生物功能膜上分布;2)纳米颗粒引起GUV或SUV形变的动力学过程;3)单个纳米颗粒和单个磷脂在SLB和GUV的运动速度和运动模式;4)结合真实细胞,理解配体修饰纳米颗粒的吸附行为和内吞的途径。通过该课题研究工作的实施和任务的完成,加深对纳米颗粒跨膜输运、生物毒性成因的理解,为指导合成安全、高效的纳米载药体系提供科学依据。

中文关键词: 纳米颗粒;仿生膜;配体-受体作用;非能量输运;仿病毒

英文摘要: As a frontier of the life sciences, transport of biocompatible nanoparticles across cell membrane through the energy-dependent and energy-independent pathways has attracted increasing attentions in biomedical engineering and live cell researches. One prevailing problem in these studies is the wide variety and high complexity of the cells and culture mediums, which makes the understanding of experimental phenomena difficult and incomprehensive. Based on the experimental model lipid membrane systems, we are going to use the nanoparticle-membrane interaction as a key to investigate the energy-independent transmembrane transport behavior. Specifically, following problems will be resolved: 1) the distribution of nanoparticle on the biomimetic multi-component membrane; 2) the GUV, SUV morphology change dynamics arose from nanoparticle; 3) the lateral diffusion property of membrane-attached nanoparticle and the lipid connected; 4) the adsorption kinetics and endocytosis pathway of nanoparticle with ligands (liposome and cell experiments). Nanoparticles with proved biomedical potential, including the soft/hard positively charged nanoparticles, patterned/random-decorating amphiphilic nanoparticles, and multiple-recognition-site nanoparticles will be adopted. Our study will deepen the understanding of the transmembrane transport mechanism, toxicity origin of nanoparticles. Guidelines to synthesize safe, effective nanoparticle-based drug carrier will also be gained.

英文关键词: nanoparticles;biomembranes;ligand-receptor interaction;energy-independent transport;virus-like

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