肺表面活性劑生物分子冕形成機理研究取得進展

知識 08-23

近日，中國科學院力學研究所非線性力學國家重點實驗室研究員胡國慶等在肺表面活性劑冕（pulmonary surfactant corona）形成機理研究方面取得新進展，揭示了納米顆粒與肺表面活性劑交互作用後形成生物分子冕的演化規律，發現了納米顆粒表面親疏水性質對分子冕的結構起著決定性作用。該研究成果發表在國際納米科學期刊ACS Nano上，論文第一作者為博士研究生胡青林，合作者為美國夏威夷大學教授Zuo Yi。

納米顆粒進入生物體後，因其高表面自由能，很容易吸附生物體液中的各種蛋白質分子，在顆粒表面形成生物分子冕。納米顆粒的吸附作用不僅可能改變蛋白質分子的結構乃至功能，而且會改變初始納米顆粒的粒徑及表面性質，從而影響隨後的細胞攝取行為和生物效應。迄今為止，有關生物分子冕的絕大部分認識來自於納米顆粒與血漿的交互作用，而肺部是納米顆粒進入人體的最主要途徑，肺表面活性劑與納米顆粒交互作用形成分子冕的研究極為缺乏。

力學所研究團隊採用粗粒化分子動力學模擬，研究了吸入納米顆粒與肺泡液體中肺表面活性劑的交互作用，發現了具有不同物理化學性質的納米顆粒在接觸到肺表面活性劑後，均會吸附並形成由磷脂分子和活性劑蛋白分子組成的生物分子冕。分子冕的結構依賴於納米顆粒表面的親疏水性質，親水顆粒形成雙層冕結構而疏水顆粒形成單層冕結構；分子冕將為納米顆粒提供一類物理化學屏障，使得納米顆粒親疏水性質趨同，且能增強納米顆粒的生物識別。

該研究得到了國家自然科學基金委重大研究計劃、中科院前沿科學重點研究計劃、中科院B類先導專項的資助。研究成果不僅加深了對肺表面活性劑分子冕形成機理的認識，而且指明了在肺毒理和肺部納米給葯研究上應考慮此分子冕的影響，得到了評審組的較高評價。