碳納米管與蛋白質相互作用的理論研究

《碳納米管與蛋白質相互作用的理論研究》是依託復旦大學，由左光宏擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：碳納米管與蛋白質相互作用的理論研究
• 依託單位：復旦大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：左光宏

項目摘要

本項目結合分子動力學模擬與理論物理理論和方法，系統研究碳納米管與蛋白質相互作用的物理機制，探索碳納米管對蛋白質結構與功能的影響。在研究的過程中，首先，使用分子動力學方法，模擬不同尺寸的純淨碳納米管以及由親水、疏水和芳香環功能團修飾後的碳納米管與不同序列和結構特徵的蛋白質之間的相互作用過程。研究蛋白質在相互作用的過程中結構的變化，造成這些變化的原因，以及由此造成蛋白質生物功能的影響。其次，在對模擬數據系統分析的基礎上，結合平均場理論以及其它相關物理理論與方法，建立唯象理論模型，在分子的層次上為碳納米管與蛋白質相互作用提出理論解釋。這對於理解碳納米管以及其它納米顆粒在納米毒性與納米藥理學中的一些基本問題具有重要的意義，而且對於發展分離碳納米管的納米技術也有所幫助。

結題摘要

在本基金的資助下，我們研究組基於分子動力學的方法，進行蛋白質與碳納米管相互的理論研究。首先，我們以碳納米管為模型納米顆粒，基於其與蛋白質相互作用的分子動力學模擬軌跡，研究納米顆粒與蛋白質相互用的規律，探索納米顆粒毒性產生的可能機制，在此方面的研究中，我們不僅考慮了碳納米管修飾對於其與蛋白質相互作用的影響，而且我們還充分的考慮了納米顆粒的形態與分子力場對於結合的影響，共有三種可能的納米毒性機制被發現；其次，基於上述大規模的計算模擬數據，我們進行了理論的分析。我們發現，熵在蛋白質與碳納米管的相互作用中起了重要的驅動作用。另外，在相互作用力方面，π-π 堆積相互作用與疏水相互作用力具有重要的驅動作用。最後，基於這些理論的研究，我們初步建立了理論模型，但是相應的模型參數還需要進一步的調試。