PDF《水溶液中管状带 电纳米 颗粒跨膜输运 的》

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$# 修稿 国家自然科学基金# 基金号 ! #8#S$! !!:8!=8! # ? @ A %E F K IG@

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4 !!#=L #!$L !$!88 水溶液中管状带电纳米颗粒跨膜输运的 分子动力学模拟 ! 郝%亮%苏加叶 ! ! %郭洪霞 ! ! # 中国科学院化学研究所%高分子物理与化学国家重点实验室%北京%!##!S#$ 摘%要%采用分子动力学模拟方法研究了水溶液中管状带电纳米颗粒的跨膜输运过程4 主要考察了纳米颗 粒的尺寸&

所带的电性以及外驱动电场的大小对输运动力学行为的影响4 研究表明!随着外电场的增大!所有 管状纳米颗粒的跨膜流量都迅速增大!其中有些颗粒呈现出非单调的变化!这与之前发现的球形纳米颗粒单 调增加的趋势截然不同 而跨膜时间会随电场强度的增大而单调减小!并符合幂指数衰减的规律!这与郎之万 动力学的理论预测一致4 在同一电场强度下!管状颗粒的跨膜流量要比球形颗粒小几倍到一个数量级!而跨膜 时间则大几倍4 与球形颗粒相比!管状颗粒需要牺牲一定的旋转自由度才能进入通道!因此它们通常具有低的 跨膜流量和长的跨膜时间4 研究结果加深了人们对于不同形状纳米颗粒跨膜输运的理解!对高效纳米载体的 设计具有一定的参考意义4 关键词%纳米颗粒! 水! 输运! 膜! 分子动力学 %%纳米颗粒是宏观物质与微观原子&

分子之间 的桥梁!它的尺寸通常为 ! V !## C>

!并具有不同 于本体材料的独特性质4 由于纳米颗粒在材料改 性和生物医疗等方面具有重要的应用前景!人们 对其的研究和关注度日益增多 '

!( !已有许多文献 报道了不同形状&

结构&

功能的纳米颗粒的制备和 应用 '

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4 近年来!人与纳米颗粒接触的机会迅速 增加!这便引发了人们关于安全性的思考4 事实 上!任何事物都有其两面性!纳米颗粒也是如此4 纳米颗粒与生物体有着复杂的相互作用 '

=( %一方 面它能够渗透到膜细胞中!并沿神经细胞突触&

血 管和淋巴血管传播 另一方面!纳米颗粒也能够有 选择性地积累在 不同 的细胞 或一 定 的细 胞结构 中4 纳米颗粒的这些特性奠定了其在药物输运&

基 因载 体&

细胞成像及生物传感等方面的应用潜能'

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! 分别标记为 J F d6! h!J F d6 h及JFd6$ h # 相应 的带 负电纳米颗粒则为JFd6!;

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和JFd6 $;

$4 由于保持纳米颗粒的总原子数和结构不一定 能同时实现!J F d6$ h有98 个原子!因此我们让中 间四个原子不带电 # 蓝色$4 因此!这$种纳米颗 粒均有 9# 个原子带电!其中每个原子带 #L !6的 电荷!并与之前研究的球形颗粒一样!在同一电场 驱动下它们具有相同的外驱动力4 Q @ D

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