CAS OpenIR  > 中科院上海应用物理研究所2011-2019年
氮气纳米气泡成核浓度及纳米颗粒与生物分子的相互作用研究
Alternative TitleA Study of the concentration needed by nitrogen nanobubbles nucleation and the interactions between nanoparticles and biomolecules
张萌
Subtype博士
Thesis Advisor方海平
2013-05
Degree Grantor中国科学院研究生院
Degree Discipline粒子物理与原子核物理
Keyword疏水相互作用 纳米气泡 氮醉 纳米毒性 石墨烯 氧化石墨烯 生物膜
Abstract疏水相互作用是微观体系演化与相互作用中重要的驱动力,比如疏水分子的成核、蛋白质折叠、两亲分子的自组装、蛋白质-配体相互作用和纳米颗粒与生物分子的相互作用等。纳米气泡形成的主要原因就是疏水相互作用。纳米气泡的稳定性及寿命是长期以来困扰科研人员的问题。一个稳定的纳米气泡需要与周围水溶液中的气体分子交换达到动态平衡,因此环境水溶液中气体分子的浓度对于纳米气泡的稳定就变得至关重要,我们通过分子动力学模拟的手段直接从纳米尺度对氮气纳米气泡的稳定所需要的氮气分子浓度进行了研究,并探讨了微观体系下受限空间对氮气纳米气泡稳定性所需氮气分子浓度的影响。发现只有当体系中氮气分子浓度高于一定临界值时纳米气泡才能够稳定地存在下去,并且发现受限空间的大小对于临界浓度也有影响,临界浓度与受限空间体积大小成指数关系。 惰性气体分子的麻醉机理(例如:氮醉)是困扰了人类数百年的问题,纳米气泡的发现为解决这个问题指出了一条可能正确的方向。人们发现大部分麻醉剂分子与靶蛋白的相互作用都太弱。我们通过研究氮气纳米气泡与SH3结构域的吸附特性,发现疏水的纳米气泡会倾向于结合在SH3结构域的疏水表面上,并且这一疏水表面正是SH3与其配体结合的关键位点。纳米气泡与SH3结构域的结合会影响到SH3结构域正常功能的实现。相对照,当氮气分子没有聚集成纳米气泡的时候,氮气分子与SH3结构域无特异性结合。生物体内,疏水作用是蛋白质与配体结合的主要驱动力之一。因此我们揭示的这一现象可能有助于理解困扰人类很久的麻醉机理问题。 纳米颗粒与生物分子的相互作用是我们一直关注的问题,前面的氮气纳米气泡与SH3结构域的相互作用也是纳米颗粒与生物分子相互作用的一种。近年来,一些实验学家在石墨烯/氧化石墨烯与生物膜的相互作用方面进行了先驱性的工作。我们通过研究三种修饰状态的石墨烯分子与DMPC磷脂膜的相互作用,对这一问题进行了探讨。我们发现未修饰的石墨烯板子与小尺寸的半修饰(羟基)的石墨烯板子对磷脂双分子层基本无伤害,基本不改变磷脂双份子层的结构。但是当尺寸长度大于磷脂分子的氧化石墨烯与磷脂分子层相互作用的时候,氧化石墨烯对膜产生了非常严重的破坏,这种破坏极可能导致细胞功能丧失甚至死亡。半修饰的石墨烯对生物膜的影响与石墨烯的尺寸有关系。
Pages112
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/13404
Collection中科院上海应用物理研究所2011-2019年
Recommended Citation
GB/T 7714
张萌. 氮气纳米气泡成核浓度及纳米颗粒与生物分子的相互作用研究[D]. 中国科学院研究生院,2013.
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