Доклады : Изучение взаимодействия нанотрубок с липидными мембранами in silico

Московский физико-технический институт (государственный университет), Лаборатория компьютерного и математического моделирования биологических систем, Россия, 141701, г. Долгопрудный, Институтский пер. 9

!	Для просмотра формул ваш браузер должен поддерживать MathML. Пожалуйста, используйте IE6/7 с плагином MathPlayer или Firefox с установленными математическими шрифтами.

Стремительное развитие и распространение наноматериалов даёт потенциал для их прикладного применения в задачах медицины. Активно изучается вопрос целесообразности использования наночастиц и нанотрубок в качестве векторов-доставщиков различных веществ внутрь клетки. Компьютерное моделирование позволило определить различия в характере проникновения различных типов нанотрубок в липидный бислой [1], а также в характере взаимодействий наночастиц с липидными мембранами в зависимости от их фазы [2]: жидко-упорядоченной – $L_o$ (от англ. «liquid ordered») или жидко-неупорядоченной – $L_d$ (от англ. «liquid disordered»), отличающихся степенью упорядоченности углеводородных цепей липидов, площадью, приходящейся на липид, и коэффициентом латеральной диффузии компонентов мембраны [3].

Данная работа посвящена изучению строения липидных бислоев и особенностей проникновения нанотрубок внутрь мембран методом компьютерного моделирования молекулярной динамики. В работе использовалось крупнозернистое силовое поле MARTINI. Для моделирования $L_o$ и $L_d$ фаз рассматривались однокомпонентные липидные бислои DPPE c различным ионным окружением ($Na^+$ и $Cl^-$/ $Ca^{2+}$ и $Cl^-$), а также двухкомпонентные мембраны, состоящие из липидов POPC и POPE с 0 mol%, 30 mol% и 50 mol% содержанием холестерина, и трехкомпонентная мембрана, состоящая из DPPC, холестерина и сфингомелина в соотношении 2:1:1. Для данных систем был проведен анализ ключевых параметров, характеризующих фазу липидов, а также проведены моделирования процесса взаимодействия с ними углеродных нанотрубок.

1. Baoukina S., Monticelli L., and Tieleman D.P., “Interaction of pristine and functionalized carbon nanotubes with lipid membranes" // J. Phys. Chem. B, 2013. V. 117, N. 40. P. 12113– 12123.

2. Sastre J. and Mannelli I. and Reigada R. Effects of fullerene on lipid bilayers displaying different liquid ordering: a coarse-grained molecular dynamics study" // BBA – General Subjects, 2017.

3. Рубин А.Б. Биофизика. Т. 2. Биофизика клеточных процессов. Биофизика мембранных процессов. M.: Издательство МГУ, 2004. 944 с.