磷脂小球在自组装过程中的形态演化.pdf

摘要 两亲性分子以其特有的自组装特性及丰富的自组装形态，被广泛应用于药物 传输、生物反应器、材料制备等领域，并在光学、电学及电磁学方面有潜在应用 价值。在生物体系中，膜蛋白和活性物质分子的功能实现都与膜的组成和结构密 切相关。目前，对于多组分的磷脂双分子层膜的研究成为生物物理计算机模拟的 热点。本文以磷脂小球为初始态，研究不同比例下，具有不同疏水链结构的两种 磷脂分子在水中自组装行为，及对单组份磷脂小球在水中自组装形成的两种囊泡 形态的进行讨论。 采用粗粒化分子动力学方法，选取具有一条疏水链的DPC分子和具有两条 疏水链的DPPC分子为研究对象，模拟不同比例的两组份磷脂分子小球在水中的 自组装过程。随着DPC分子的比例的增大(从10％到90％)，依次形成四种平 衡形态，即囊泡结构、层状结构、多孔笼型结构和“8字形”双孔结构。通过动 力学演化过程、I①F及能量分析，解释了各种形态形成的原因。在自组装初期， 体系平衡的主要驱动力为边界能的最小化和弹性能二者之间的竞争。当体系能量 趋于稳定后，两组分在不同形态中的分布成为最终结构形成的主要原因。从模拟 的结果还可以得到，在DPPC分子中加入少量的DPc分子，自组装过程更容易 形成囊泡结构，通过加入适量的DPC时，可以一定程度控制囊泡的形态。因此， 采用特殊的初始结构，调控两组分磷脂分子间的比例，可以获得新型胶束形态。 采用同样的研究方法，我们发现由850个DPPC分子组成的磷脂小球在水中 自组装形成两种形态，一种为球型囊泡，一种为扁平囊泡。模拟实验结合理论模 型的推导表明，若给予足够长的模拟时间，扁平囊泡最终会变成球型囊泡。两种 囊泡形态的研究在药物输送载体中具有潜在的应用价值。 关键词： DPc DPPc粗粒化分子动力学磷脂小球自组装 ABSTRACT haVe characteristics粕drich molecules，whichself-assembly AmphiphiIic unique been usedin as fieIds，suchdeliVe拶 shapes，haVewidely many dmg self-assembly andhaVe in micro-controlled biosensorS， reactor， potential印plication systems， ofmembme electmmagnetic．Am旬orit)，of如nctionsproteins optics，electrics锄d and areal enVironment，haVe substances，inbiological closely biologicalactivity rclatedwith andS_t]mcturesofmembranes． compositions Currcntly，computer simulationof membraneshasbeena in bilayerlipid hotspot multi-comp